永磁同步电机伺服系统pi参数整定

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1、电气传动2016年第46卷第8期ELECTRICDRIVE2016Vol.46No.8永磁同步电机伺服系统PI参数整定关欣，李叶松（华中科技大学自动化学院，湖北武汉430074）摘要：在永磁同步电机伺服系统电流、转速控制中，通常采用的PI控制器与电流环、转速环的稳定性和动态性能紧密相关。通过分析伺服系统的限制条件和参数特性，论述了电流环、转速环控制指标的设定原则，并提出了合理有效的PI控制器参数整定方法，在满足系统稳定的前提下实现了良好的动态性能。实验结果验证了控制指标设定的合理性和整定方法的有效性。关键词：永磁同步电机；PI

2、控制器；参数整定；控制指标中图分类号：TM341文献标识码：ATuningMethodforPIParametersofPermanentMagnetSynchronousMotorServoSystemGUANXin，LIYesong（SchoolofAutomation，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，Hubei，China）Abstract:PIcontrolleriscloselyrelatedtothestabilityandthedynami

3、cperformanceofcurrentloopandspeedloopinthecontrolofcurrentandspeedofpermanentmagnetsynchronousmotor（PMSM）servosystem.Throughanalyzingthelimitationandthestructureparametersofservosystem，howtosettheappropriateperformanceindicesforcurrentloopandspeedloopwasdiscussed．Me

4、antime，areasonableandeffectivetuningmethodforPIcontrollerwasproposed，whichguaranteedthestabilityandachievedgooddynamicperformance.Experimentalresultsweregiventoverifytherationalityofthecontrolindicesandthevalidityofthetuningmethod．Keywords:permanentmagnetsynchronous

5、motor（PMSM）；PIcontroller；parameterstuning；controlperformanceindices比例积分（PI）控制结构是目前永磁同步电验证。按照多环控制系统设计先内后外的一般［7］机（PMSM）伺服系统电流和转速控制的主要方原则，本文分电流和转速两部分进行论述。式，但是找到一种通用有效的PI参数整定方法仍1电流控制与参数整定［1-2］是具有挑战性的研究课题。国内外学者对于PI参数整定进行了大量研究，主要有主导极点配1.1电流环数学模型［3］［4-5］置法，Ziegler-Nichols整

6、定法，以及智能整定PMSM伺服系统电流环主要由PI控制器、三［6］法等方法。相PWM逆变器、电机定子绕组和电流检测4部文中根据实际系统结构、物理参数和实际限分组成。其对应传递函数为制条件，介绍了PMSM伺服系统电流、转速控制ìTcis+1ïïGc_PI(s)=KcpTs指标的确定原则。然后根据控制指标和简化后ïïci的低阶模型，提出了简单易于理解的PI参数整定ïïKPWMGPWM(s)=íTPWMs+1（1）策略，并定性分析了PI参数对系统谐振及稳定性ïï1ïïGRL(s)=的影响。最后在所搭建的实验平台上，对控制指Lss+R

7、sïï标的合理性和PI参数整定策略的有效性进行了îGcm(s)=Kcf基金项目：国家科技重大专项（2012ZX04001-012）作者简介：关欣（1990-），男，硕士研究生，Email：guanxin_hust@163.com26关欣，等：永磁同步电机伺服系统PI参数整定电气传动2016年第46卷第8期式中：Gc_PI(s)为PI控制器传递函数；Kcp,Tci分KcpKPWM(Tcis+1)Gc(s)=（5）别为比例系数和积分时间常数；GPWM(s)为逆变Ls（5）TciRss(TPWMs+1)(s+1)Rs器环节等效传递函

8、数；KPWM为等效放大系数；令Tci=Ls/Rs进行零极点对消，可实现阶次的降TPWM为等效时间常数；GRL(s)为电机定子绕组传低。化简后，电流闭环传递函数为递函数；Ls,Rs分别为dq旋转坐标系下q轴等效电感值和电阻值；G1KcfKcpKPWMcm(s)为电流检测环节传递