[发明专利]基于参数辨识的永磁同步电机速度环PI控制器调谐方法

权利要求书

1.基于参数辨识的永磁同步电机速度环PI控制器调谐方法，其特征在于：永磁同步电机的控制系统包括电流环，速度环和位置环从内到外的三层闭环结构；

其中电流环的输入为速度环的输出，即采用给定电流指令与反馈电流做差比较，再通过PI控制器输出给定电压指令，速度环和位置环的控制过程相同；

所述速度环的输入为给定速度指令，也是位置环的输出，且速度环和位置环的反馈分别为电机的速度和位置；

将永磁同步电机速度环频域模型中的推力系数和质量合并为一个增益，通过设定周期性速度指令实现增益辨识提高辨识精度和辨识效率；以开环截止频率和相位裕度为指标实现速度环PI控制器调谐，将所述开环截止频率和相位裕度指标的约束转换为椭圆与直线相交的几何关系，从几何角度形象的描述了控制器的性能。

2.根据权利要求1所述的基于参数辨识的永磁同步电机速度环PI控制器调谐方法，其特征在于：所述调谐方法具体包括以下步骤：

将设定的速度、位置以及电压、电流指令发送给电机，将电机控制在速度闭环中运行，进行离线速度环增益辨识，并将辨识结果输入控制器中；

将电机控制在速度闭环或位置闭环中运行，由位置环控制器输出梯形波或三角波速度指令，并利用速度与速度微分之间的关系，在线辨识永磁同步电机的速度环增益，并将辨识结果实时输入控制器调谐公式实现在线控制器调谐。

3.根据权利要求2所述的基于参数辨识的永磁同步电机速度环PI控制器调谐方法，其特征在于：所述步骤一具体为：

将电机控制在速度闭环，并给定正弦波速度指令，分别对位置信号和电流信号进行采样，利用位置信号计算得到电机速度及其微分，代入下式可得电机速度环增益：

其中b为速度环增益，λ为低通滤波器的带宽，s为拉普拉斯算子，v(t)为电机速度，i_q(t)为q轴电流；

将所述电机速度环增益代入下式即可得到控制器参数，解析计算开环截止频率所对应的椭圆是否与相位裕度所对应的直线在第一象限内存在交点，完成离线控制器调谐：

其中，K_p和K_i是控制器的比例系数和积分系数,ω_c和是开环截止频率和相位裕度，T_ic是电流环对应的惯性时间常数，m和n是椭圆长短轴的长度，k是直线的斜率。

4.根据权利要求2所述的基于参数辨识的永磁同步电机速度环PI控制器调谐方法，其特征在于：所述步骤二具体为：

将电机控制在位置闭环，由三角波或梯形波指令的积分作为轨迹规划器给出位置指令，此时位置控制器将向速度控制器输出三角波或梯形波，分别对位置信号和电流信号采样；

利用位置计算得到速度及其微分，其余步骤与离线调谐相同。