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STM32 电机控制 SDK MCFW-6.4.1
用于构建驱动 STM32 的 PMSM 电机应用的软件开发套件
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本节提供了计算扭矩和通量PI参数(\(K_i\)和\(K_p\)初始值的判据。该准则也被ST MC Workbench用于计算。
计算这些起始值时,需要了解电机的电气特性(定子电阻\(R_s\)和电感\(L_s\))以及硬件的电气特性(并联电阻\(R_{Shunt}\)、电流感应放大网络\(A_{op}\))以及直流母线电压\(V_{BusDC}\))。
使用该方法不考虑控制器的衍生作用。
下图展示了用于扭矩或磁通调节的PI控制器框图。
在本次分析中,假设电机的电气特性相对于q轴和d轴各向同性。假设扭矩和磁通调节器的起始值相同为\(K_p\)和相同的\(K_i\)。
下图展示了闭环系统,其中电机相位在“锁定转子”条件下使用电阻-电感等效电路建模。
块“A”是存储电压指令的软件变量(以数字表示)与施加于电机相位的实际电压(以伏特表示)之间的比例常数。同样,区块“B”是实际电流(以安培表示)与存储相电流的软件变量(以数字表示)之间的比例常数。
两个块“A”和“B”的传递函数表示为:
A=\frac{V_{BusDC}}{2^{16}}
以及
B=\frac{R_{Shunt}A_{op}2^{16}}{3.3}
通过插入 \(\frac{K_p}{K_i} = \frac{L_s}{R_s}\),可以执行下图所示的极点零点消去。
在此条件下,闭环系统被带回一阶系统,并可用适当值 \(K_i\) 赋予系统的动力学:
注:PI算法中使用的参数必须是整数;因此,计算出的 \(K_i\) 和 \(K_p\) 值必须表示为分数(分红/除子):
K_{p} = \frac{K_{pg}}{K_{pd}}
此外,PI算法在计算积分分量时不包含PI采样时间(\(T\))。参考以下公式:
$$ k_i\int_{0}^{t}e\left(\tau\right)d\tau=k_iT\sum_{k=1}^{n}{e(kT)}=K_i\sum_{k=1}^{n}{e(kT)} $$
由于控制器的积分部分是连续误差的总和,因此在计算 \(K_i\) 时必须包含 \(T\)。
最终公式可以表示为:
通常可以将闭环系统的带宽 \(ω_c\) 设为 1500 rad/s,以在动态响应和对测量噪声的敏感度之间取得良好权衡。