[发明专利]一种适用于永磁同步电机的电机控制PI参数的优化方法

说明书

本发明公开一种适用于永磁同步电机的电机控制PI参数的优化方法，所述方法包括：根据永磁同步电机控制系统运行之前的状态通过离线整定计算出保证系统正常运行的离线整定PI参数；在PI控制器中设定离线整定PI参数，设定目标转速并启动电机；在PI控制的基础上通过计算当前状态下目标转速与实时转速的差值以及差值变化率，并利用已定的模糊规则进行逻辑推理，对PI控制器的参数进行调整，使系统平滑过渡到稳定状态。本发明所述方法在目标电机转速和电机实时转速偏差较大时，快速追踪，减少偏差；在偏差较小时，能够消除静态差值以精确定位，抗扰动能力强。

技术领域

属于永磁同步电机控制器的技术领域，具体涉及一种适用于永磁同步电机的电机控制PI参数的优化方法。

背景技术

近年来，电动汽车行业飞速发展，电机驱动技术在各种新理论、新技术的推动下发展迅速，但我国自主研发的产品无论是性能还是稳定性都和国外产品存在一定的差距。在自动控制领域，PI控制凭借其结构简单、容易实现、较高的可靠性等特点在工业控制中得到了广泛应用。虽然不同场合对永磁同步电机的控制系统有着不同的要求，但是PI控制仍然是永磁同步电机矢量控制的主要控制算法，控制器参数直接影响系统的动态性能，永磁同步电机参数自整定和优化方法对提高永磁同步电机系统的性能和效率具有重要意义。

PI控制器的主要设计工作是确定比例系数K_p、积分系数K_i。在其设计过程中，选取恰当的控制器参数，从而提高系统的快速性以及鲁棒性，获得具有良好的动态和稳态性能的系统。传统的PI控制方案比较简单，易于实现，然而在实际的应用中，系统模型会由于非线性因素和系统的不确定性而发生变化，然而原有的PI整定参数并不发生变化，这会使得系统的控制效果变差，存在动态性能不足的情况。

现有技术中，申请公布号为CN102426417A的发明专利，公开了一种PI参数混合整定方法，其为使闭环矢量控制系统工作在最佳状态下，提出了采用基于模型的离线式整定与模糊PI在线整定相结合的混合整定法，该方法是：首先根据矢量控制原理推导出系统的数学模型，采用恒转矩启动并自由停机的方法计算出转动惯量，根据数学模型计算PI参数和内环补偿量；然后采用模糊PI控制器，提出新的PI控制规则表；最后通过对比实验验证PI参数的准确性。但是，由于异步交流电机和永磁同步电机的结构上的差异，导致该方法并不适用于永磁同步电机的PI参数整定。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于永磁同步电机的电机控制PI参数的优化方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，离线整定，以永磁同步电机的控制系统的闭环矢量系统数学模型为基础，通过仿真试验和测试试验，得到离线整定PI参数；

步骤2，设定目标转速，在PI控制器中设定所述离线整定PI参数，启动永磁同步电机；

步骤3，通过模糊PI控制器，对所述离线整定PI参数进行在线整定。

进一步地，步骤1所述离线整定，以永磁同步电机的控制系统的闭环矢量系统数学模型为基础，通过仿真试验和测试试验，得到离线整定PI参数包括：

步骤1.1，根据仿真结果和测试试验确定一组维持系统稳定运行的参数；

步骤1.2，零转速启动电机，让电机做匀加速运动，选取匀加速过程中的两个时间点，分别记录下两个时间点的电机转子转速，并计算出电机的转动惯量；

步骤1.3，根据步骤1.1中所述维持系统稳定运行的参数以及步骤2中所述电机的转动惯量，确定PI控制器的比例系数K_p0和积分系数K_i0。

进一步地，步骤1.2中所述电机的转动惯量计算过程如下：

由电磁转矩公式得到公式(1)：