[发明专利]开关磁阻电机控制器的速度调节方法及速度调节器

说明书

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机驱动领域，具体涉及一种开关磁阻电机控制器的速度调节方法及速度调节器。

背景技术

目前开关磁阻电机控制器的速度调节器，例如，PI或PID调节器，无法满足开关磁阻电机的性能要求，参数(包括惯量负载及阻力负载等)调整非常困难，特别是很难同时满足各个指标，动态性能和静态性能差。在动态性能方面，开关磁阻电机无法很快跟踪响应开关磁阻电机的给定转速。开关磁阻电机在调整过程中，会出现超调现象(即会超过给定转速或小于给定转速)等。在静态性能方面，开关磁阻电机在调整速度的过程中，不能有效稳定运行在一设定转速，导致开关磁阻电机在运行过程中，运行速度的波动范围大。

图3给出了现有PID调节器产生超调现象的示意图，其中，V1表示开关磁阻电机的实际转速，V2表示开关磁阻电机的给定转速及T1表示现有PID调节器输出的转矩。由图3可知，开关磁阻电机在调整过程中，V1和V2偏差较大，出现了超调现象及在开关磁阻电机在调整速度过程中，不能有效稳定运行在一设定转速，运行速度的波动范围大。

发明内容

本发明的目的之一是提供改善开关磁阻电机运行动态性能和静态性能的一种开关磁阻电机控制器的速度调节方法及速度调节器。

根据本发明一个方面，提供一种开关磁阻电机控制器的速度调节方法，可包括：

对给定转速和实际转速之间的偏差值进行PID运算得到第一转矩；

将给定转速对时间进行微分处理得到第二转矩，以补偿开关磁阻电机在速度变化时增加或减少的转矩输出；

将所述第一转矩及所述第二转矩进行求和处理，得到第三转矩。

根据本发明另一个方面，提供一种开关磁阻电机控制器的速度调节器，可包括：

PID运算器，对给定转速和实际转速之间的偏差值进行PID运算得到第一转矩；

加速度补偿器，将给定转速对时间进行微分处理得到第二转矩，以补偿开关磁阻电机在速度变化时增加或减少的转矩输出；

第一加法器，将所述第一转矩及所述第二转矩进行求和处理，得到第三转矩。

通过本发明，可改善开关磁阻电机运行的动态性能和静态性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的开关磁阻电机控制器的速度调节方法的流程示意图。

图2是本发明实施例提供的开关磁阻电机控制器的速度调节器的结构示意图。

图3是现有开关磁阻电机控制器的速度调节器存在超调问题的示意图。

图4是通过本发明实施例提供的开关磁阻电机控制器的速度调节器消除超调问题的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供的开关磁阻电机控制器的速度调节方法，包括：

步骤S1、在开关磁阻电机运行中，对给定转速(在开关磁阻电机控制器内部，给定转速v由开关磁阻电机控制器中的斜波发生器产生)和实际转速之间的偏差值进行PID运算得到第一转矩。其中，P是比例运算，即将偏差值乘上一个比例系数。I是积分运算，即将偏差值对时间求积分。D是微分运算，即将偏差值对时间求微分，第一转矩是三个运算结果之和。

步骤S2、将给定转速对时间进行微分处理得到第二转矩，以补偿开关磁阻电机在速度变化时，在转动惯量上增加(速度上升时)或减少(速度下降时)的转矩。其中，第二转矩＝K1×dv/dt；K1为开关磁阻电机传动系统的转动惯量；v为达到电机目标转速(可由用户设定)的给定转速(在开关磁阻电机控制器内部，给定转速v由开关磁阻电机控制器中的斜波发生器产生)；t为时间。第二转矩提供开关磁阻电机加减速时所需的转矩，这样就大大加快了电机加减速过程的响应。另外，在加减速过程中，由于没有PID运算参与调节，这样使的电机速度的超调量大大减少。

步骤S3、将第一转矩及第二转矩进行求和处理，得到第三转矩。

步骤S4、生成一固定补偿转矩并增加到第三转矩，以补偿开关磁阻电机运行过程中的因固体阻力(如摩擦力或重力)而造成的转矩损失。其中，固定补偿转矩包括根据速度调节器转向而选择的正转补偿转矩和反转补偿转矩，或根据实际需要选择的一转矩定值。

执行以上步骤以后，开关磁阻电机输出的最终转矩即是第三转矩和固定补偿转矩之和。

如图2所示，本发明实施例提供的开关磁阻电机控制器的速度调节器，包括减法器10，PID运算器20，加速度补偿器30，第一加法器40，预置补偿器50及第二加法器60。

其中，减法器10接收给定转速和实际转速，并进行减法处理得到给定转速和实际转速之间的偏差值，并将偏差值输至PID运算器20。