[发明专利]一种异步电机PI参数在线调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及变频调速系统，尤其是异步电机PI参数在线调整方法。

背景技术

传统的PI控制器大量地应用于工业领域，取得了良好的效果。但是常规的PI控制器一般只适用于线形系统，且不能根据实际情况在线调整Kp、Ki参数。针对变频调速系统中存在的摩擦，电机齿槽效应，转速偏差范围大等非线形因素，常规的PI控制器已很难对调速的整个过程精确控制。

当系统状态变化时，比如异步电机加减速的过程，特别是当电机快速启动或快速停机的过程中，速度偏差以及速度偏差变化率的范围都比较宽，常规PI控制器的参数不能自动调整，从而使控制器性能下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种异步电机PI参数在线调整方法，使得当前PI参数总能满足当前工况的需要。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种异步电机PI参数在线调整方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)制定△k_i,△k_p控制规则表；△k_i,△k_p控制规则表如表1，表2所示，根据论域里的数把论域分为7个部分，其中NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB分别表示负大，负中，负小，零，正小，正中，正大，均代表确定的常数；控制规则表的横坐标为ec,纵坐标为e；其中△k_p，△k_i分别表示P，I参数的变化值；e为转速偏差值，ec为转速偏差变化率；

制定△k_i,△k_p控制规则表具体的原则是：

1.1）当e为PB或NB时，为迅速调整误差，取Kp为正大，Ki为正小；

1.2）当e*ec>0时，说明误差在向误差绝对值变大的趋势变化，为迅速减小误差绝对值，取K为正大，Ki为正小；

1.3）当e*ec<0或e=0时，说明误差绝对值朝减小的方向变化，或者已达到平衡状态，可采取保持参数不变；

1.4）当e*ec=0且e!=0时，表明系统曲线与理论曲线平行或一致，为使系统有良好的稳态性能，取Kp为正大，Ki为正大；

2)根据电机运行速度，判断电机的当前运行状态；当电机运行速度为设定速度时，置电机状态为稳速运行状态；

本发明主要针对电机的动态性能做优化，当电机稳速运行时，稳态精度已经很高，如果加入模糊PI控制，会使PI参数过于敏感，降低系统的稳定性。所以本发明以电机的运行状态作为判断依据，当电机稳态运行时采用常规PI控制方式，当电机加减速运行时，采用模糊PI控制方式。

3)当电机稳速运行时，采用常规PI控制；

4)当电机加减速运行时，采用模糊PI控制，根据e和ec的值对PI参数进行在线自整定至电机稳态运行；

具体步骤为：

a)根据e和ec的值的分布范围，确定论域和比例系数Ke和Kec，并得到新的△k_i,△k_p控制规则表；

其具体方法为：让电机在开环的情况下做急起，急停运转；计算电机运行时的速度偏差e和速度偏差变化率ec，确定e和ec的值的分布范围；然后确定e和ec的论域；然后分别确定e和ec的比例因子Ke和Kec，根据确定的论域把△k_i,△k_p控制规则表精确化得到新的△k_i,△k_p控制规则表，即得到两组可应用于C语言程序中的数组；其中e和ec的计算方法为：通过这次的转速减去上次的转速，得到转速偏差值e；通过这次的转速偏差减去上次的转速偏差，得到偏差变化率ec。

b)对PI参数的初始值进行设定；

c)对PI参数进行在线自整定：

c1)根据电机运行速度计算e和ec的值；

c2)根据e和ec的值计算并查找△k_i,△k_p控制规则表得到△k_i和△k_p：

步骤c2)具体为：

先计算查表用到的横坐标t_ec和纵坐标t_e，也就是用偏差e和偏差变化率ec分别乘以它们各自的比例因子得到；即：t_ec=ec*Kec，t_e=e*Ke

再根据横坐标t_ec和纵坐标t_e，查表得到△k_i，△k_p；