專利名稱：電機電流環參數整定方法
技術領域：
本發明涉及電機驅動系統，特別是采用PI電流調節方式的全數字電機驅動器中，
其電流環參數的整定方法。
背景技術：
對于電機驅動器，做為內環的電流環的性能決定了位置環和(或)速度環性能，起關鍵作用。現有的全數字電機驅動系統主要是采用電位器調節參數或PC機配合相應專業調試軟件來整定電機電流環參數。對于用電位器調節電流環PI參數(其中P參數是指比例控制信號參數、I參數是指積分控制信號參數)方式，因為電流環是內環，調節結果不直觀，調節困難，不易于一般使用者掌握；而且因為電位器存在老化、松動等問題，使得其可靠性受到廣泛質疑。采用PC機專業軟件來調整電流環相對而言直觀、易掌握，但是需要有一個PC機和通訊接口 ，而且每個驅動器都需要單獨整定，對于很多場合費時費力。對于產品的維修更是困難。
發明內容
本發明就是為了解決現有技術中的上述問題，提出一種電機電流環參數整定方法，實現自整定，以達到操作簡單，調整結果良好的目。 為此，本發明的電機電流環參數整定方法包括如下步驟i、求PI參數初始值；ii、給定目標電流Iref，采樣實際電流；iii、指標提取對采樣電流進行數據處理，提取電流上升時間、超調量和穩態電流值三個指標；iv、根據提到到的上述三個指標，按照變化規律調整電流環參數，即計算新的PI值。v、重復上面三個過程(ii iv)，直到指標滿足預定目標。 優選地，所述步驟i中計算PI參數初始值的方法如下 il、跟據母線電壓，按照下述公式計算得到一個固定電壓的占空比d% : 其中 d:輸出P麗占空比 u:給定電壓，一般固定為3 5V U。c:直流母線電壓 T:輸出P麗周期 i2、P麗控制器按照上述計算給定的占空比d^輸出，同時在采樣電阻Rl上采樣電機電流反饋，跟據電流上升率得到電機時間常數； i3、按照電機時間常數，通過查PI參數與時間常數t對應關系表得到電流環PI參數初始值。 進一步優選地，所述PI參數與時間常數t對應關系表是按照不同的電機時間常數根據手動調節PI參數得到的結果取50%而得到的。 進一步優選地，所述步驟ii中目標電流是根據驅動器的額定電流參數得到的取額定電流的10% 100%，實際取值為0. 5A 2A。 進一步優選地，所述步驟iii中指標提取的方法如下iiil、跟據上面得到的Iref，作電流階躍響應，同時在采樣電阻Rl上采樣電機電流反饋；iii2、分析數據，根據階躍響應曲線獲得電流上升時間、超調量和穩態電流值三個指標。進一步優選地，所述步驟iv中，計算新的PI值的方法為ivl :若電流階躍響應超調量不大于0，(1)穩態值小于給定電流，則增大P ;(2)穩態值不小于給定電流，③若是電流上升時間大于目標，則增大P、減小I ;④否則調節完畢；iv2:若實際電流超調越限，(1)穩態值等于給定電流，①若電流上升時間小于目標，則減小P ;②若電流上升時間大于目標，則減小P、減小I ;(2)若穩態電流不等于目標電流，則減小P。采用以上方法進行電機電流環參數整定，不增加任何外界軟、硬件，而是在原有電
機驅動器內實現自整定，而且這個自整定也無需硬件成本，不受電機參數和驅動器電壓供
電點壓影響；代碼實現簡單(軟件代碼一般存在數字信號處理器(DSP)內的Flash內)，參數收斂，自整定結果良好。需要整定時，只需要外部一個啟動信號(此啟動信號可以是通過一個開關比如一個復用的撥碼開關來提供)即可實現，也可以每次上電自動完成一次電流環參數整定，對于使用者專業水平要求大大降低。
圖1是本發明具體實施方式
電機電流反饋采樣點示意 圖2是電機時間常示意 圖3是階躍響應曲線示意 圖4是本發明具體實施方式
流程圖。
具體實施例方式
本實施例的方案主要包含下面幾個步驟 i、求PI參數初始值； ii、給定目標電流Iref，采樣實際電流； iii、數據處理和指標提取提取電流上升時間、超調量和穩態電流值三個指標； iv、根據指標，按照變化規律調整電流環參數； v、重復上面三個過程(ii iv)，直到指標滿足預定目標。 具體實現如下 首先，跟據母線電壓，按照公式1計算得到一個固定電壓(通常按照3 5V)的占空比d% : " = 7f~*r (公式l)
其中 d:輸出P麗占空比 u:給定電壓，一般固定為3 5V U。c:直流母線電壓 T:輸出P麗周期 P麗按照上述計算給定的占空比d^輸出，同時在采樣電阻Rl上(見圖1)采樣電機電流反饋，跟據電流上升率得到電機時間常數t (見圖2:t 二tl-tO)。按照電機時間常數，通過查表(這個表可按照不同的電機時間常數根據手動調節PI參數得到的結果來取，本例中這個表是按照不同的電機時間常數根據手動調節PI參數得到的結果取50%寫的)得到電流環PI參數初始值。 根據驅動器的額定電流參數，得到一個實現電流環PI參數配置的給定電流Iref (也就是上文中步驟ii中提到的目標電流，因這個目標電流是作PI調節的給定電流，故也稱給定電流，通常取額定電流的10% 100%，0. 5A 2A)。 然后跟據上面得到的Iref，按照圖3作電流階躍響應(即輸入方波形的參考電流)，同時在采樣電阻R1上(見圖l)采樣電機電流反饋。分析數據，根據階躍響應曲線(見圖3)可以獲得電流上升時間、超調量和穩態電流值三個指標。其中，穩態電流是指采樣電流在振蕩結束后處于穩態時的值；電流上升時間是指從方波前沿到采樣電流首次等于穩態值的時間(采樣電流首次等于穩態并不等于采樣電流已達穩態，而是還可能繼續振蕩)；超調量是指采樣電流的首個峰值與穩態值之間的差值。此后即可按照下面規律計算新的PI值1 :若電流階躍響應超調量不大于0，(1)穩態值小于給定電流，則增大P ;(2)穩態值不小于給定電流，⑤若是電流上升時間大于目標，則增大P、減小I ;⑥否則調節完畢；2:若實際電流超調越限，(1)穩態值等于給定電流，①若電流上升時間小于目標，則減小P ;②若電流上升時間大于目標，則減小P、減小I ;(2)若穩態電流不等于目標電流，則減小P。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定
本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
一種電機電流環參數整定方法，其特征是包括如下步驟i、求PI參數初始值；ii、給定目標電流Iref，采樣實際電流；iii、指標提取對采樣電流進行數據處理，提取電流上升時間、超調量和穩態電流值三個指標；iv、根據提到到的上述三個指標，按照變化規律調整電流環參數，即計算新的PI值。v、重復上面三個過程(ii～iv)，直到指標滿足預定目標。
2. 如權利要求1所述的電機電流環參數整定方法，其特征是所述步驟i中計算PI參數初始值的方法如下il、跟據母線電壓，按照下述公式計算得到一個固定電壓的占空比d% :射d :輸出P麗占空比u :給定電壓，一般固定為3 5VU。c:直流母線電壓T :輸出P麗周期12、 P麗控制器按照上述計算給定的占空比d^輸出，同時在采樣電阻Rl上采樣電機電 流反饋，跟據電流上升率得到電機時間常數；13、 按照電機時間常數，通過查PI參數與時間常數t對應關系表得到電流環PI參數初始值。
3. 如權利要求2所述的電機電流環參數整定方法，其特征是所述PI參數與時間常數t對應關系表是按照不同的電機時間常數根據手動調節PI參數得到的結果取50%而得到的。
4. 如權利要求1或2或3所述的電機電流環參數整定方法，其特征是所述步驟ii中目標電流是根據驅動器的額定電流參數得到的取額定電流的10 % 100%，實際取值為0. 5A 2A。
5. 如權利要求1或2或3所述的電機電流環參數整定方法，其特征是所述步驟iii中指標提取的方法如下1111、 跟據得到的Iref，作電流階躍響應，同時在采樣電阻Rl上采樣電機電流反饋；1112、 分析數據，根據階躍響應曲線獲得電流上升時間、超調量和穩態電流值三個指標。
6. 如權利要求1或2或3所述的電機電流環參數整定方法，其特征是所述步驟iv中，計算新的PI值的方法為ivl :若電流階躍響應超調量不大于0，(1) 穩態值小于給定電流，則增大P ;(2) 穩態值不小于給定電流，① 若是電流上升時間大于目標，則增大P、減小I ;② 否則調節完畢；iv2 :若實際電流超調越限，(1) 穩態值等于給定電流，① 若電流上升時間小于目標，則減小P ;② 若電流上升時間大于目標，則減小P、減小I ;(2) 若穩態電流不等于目標電流，則減小P。
全文摘要
本發明涉及一種電機電流環參數整定方法，提取電流上升時間、超調量和穩態電流值三個指標，根據指標，按照變化規律調整電流環參數。本方法不增加任何外界軟、硬件，而是在原有電機驅動器內實現自整定，而且這個自整定也無需硬件成本，不受電機參數和驅動器電壓供電點壓影響；代碼實現簡單，參數收斂，自整定結果良好。需要整定時，只需要外部一個啟動信號即可實現，也可以每次上電自動完成一次電流環參數整定，對于使用者專業水平要求大大降低。
文檔編號H02P7/28GK101707465SQ20091010971
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月10日 優先權日2009年11月10日
發明者張健, 李衛平, 熊世輝, 賴九才 申請人:深圳市雷賽機電技術開發有限公司