调整定向控制器使用闭环PID自动调谐块
这个例子展示了如何使用闭环PID自动调谐块调整磁场定向控制(FOC)永磁同步电机(永磁同步电动机)在一个模拟。
引入磁场定向控制
在这个例子中,磁场定向控制(FOC)永磁同步电机(永磁同步电动机)建模仿真软件®使用Simscape™电气™组件。金宝app
mdl =“scdfocmotorPIDTuning”;open_system (mdl)
磁场定向控制(FOC)控制三相定子电流矢量。船是基于预测,将三相时间——和speed-dependent系统转换成两个坐标定常系统。这些转换是克拉克变换,公园转换和各自的反变换。这些转换是实现为块内Controller_Algorithm子系统。
使用FOC控制交流电机的优点包括:
直接转矩和磁通控制,分别
准确的瞬态和稳态管理
类似的性能相比,直流电机
Controller_Algorithm子系统包含所有三个PI控制器。和PI控制器调节电机的速度。两个内循环PI控制器分别控制d-axis和q-axis电流。外环PI控制器的命令直接提要q-axis控制转矩。的命令d-axis永磁同步电动机是零,因为转子磁通与永久磁铁是固定的这种类型的交流电动机。
现有的速度PI控制器获得P = 0.08655, = 0.1997。当前PI控制器都有收益的P = 1 = 200。
控制器增益是存储在一个数据存储内存块和提供外部PID块。当完成一个控制器的优化过程,新的调整收益被写入数据存储内存块。这种配置允许您更新控制器的增益在实时仿真。
闭环PID自动调谐块
闭环PID自动调谐块允许你调整一个PID控制器。它注入核电站正弦扰动信号输入和测量植物输出在一个闭环实验。实验停止时,块计算PID收益基于植物的频率响应估计少数点附近所需的带宽。这个FOC永磁同步电动机模型的闭环PID自动调谐块可以用于三种PI控制器。
这个工作流程适用于当你最初的控制器,你想重新调整使用闭环PID自动调谐块。这种方法的好处是:
如果有一个意想不到的障碍在实验期间,它将被现有的控制器,以确保安全运行。
现有的控制器将其名义操作点附近的工厂运行通过抑制扰动信号。
当使用闭环PID自动调谐块模拟和实时应用程序:
工厂必须是渐近稳定(所有波兰人严格稳定)或整合。自动调谐块不使用一个不稳定的植物。
反馈回路与现有的控制器必须稳定。
估计工厂实时频率响应更准确,减少任何干扰的发生在FOC永磁同步电动机模型实验。自动调谐块期望植物输出注入扰动信号的响应。
因为关闭反馈回路实验期间,现有的控制器抑制注入扰动信号。使用闭环实验的优势是,控制器保持名义操作点附近的工厂运行和维护安全的操作。缺点是它减少了频率响应估计的准确性,如果你的目标带宽是远离当前的带宽。
连接自动调谐装置和控制器
插入闭环PID自动调谐块之间的PID块和植物三个PI控制器,如FOC永磁同步电动机模型所示。的启动/停止启动和停止信号闭环实验。当没有运行实验,闭环PID自动调谐块像一个单位增益的块,的地方
信号直接传递
。
查看修改和控制结构,打开Controller_Algorithm子系统。
controlSubsystem = [mdl' / Controller_Algorithm '];open_system (controlSubsystem)
查看修改d-axis电流控制器。修改后的q-axis控制器有一个相同的结构。
open_system ([controlSubsystem“/ DQ_Current_Control / D_Current_Control”])
配置自动调谐块
连接后闭环PID自动调谐块与植物模型和PID块,配置调优和实验设置。
在调优选项卡中,有两个主要的优化设置:
目标带宽——决定你想让控制器响应速度。在本例中,选择
5000年rad /秒的电流控制One hundred.rad /秒的速度控制。
目标阶段保证金——决定了健壮的你想要控制器。在本例中,选择
70年度电流控制90年速度控制程度。
在实验选项卡中,有三个主要的实验设置:
植物类型——指定工厂是否渐近稳定或整合。在这个例子中,FOC永磁同步电动机模型是稳定的。
工厂签字——指定工厂是否有一个积极的还是消极的信号。植物信号是积极的,如果一个积极的改变植物输入标称操作点的结果在一个积极的改变在植物工厂时的输出达到一个新的稳定状态。否则,工厂符号是负的。如果一个工厂是稳定的,植物是相当于直流增益的迹象。如果整合植物,植物符号为正(或负)如果植物产量不断增加(或减少)。在这个例子中,FOC永磁同步电动机模型有一个积极的迹象。
正弦振幅——指定注射正弦波的振幅。在本例中,选择
0.25对当前控制器和0.01速度控制器,确保工厂的正常兴奋在饱和极限。如果激励幅度太大或太小,它将产生不准确的频率响应估计结果。
调优级联反馈回路
因为闭环PID自动调谐块只曲子一个PI控制器,三个控制器必须单独调FOC永磁同步电动机模型。首先调整内循环控制器,然后调优和控制器。
d-axis电流控制器调之间的1.3和1.35秒。
q-axis电流控制器调之间的1.4和1.45秒。
速度控制器是1.5和3.5秒之间调整。
调优后每个PI控制器,控制器通过更新数据存储内存块。
在正常模式模拟自动调谐块
在这个例子中,FOC永磁同步电动机模型是建立在仿真软件。金宝app所有三个控制器调在一个模拟。此外,反应速度响应之间比较之前和之后的优化控制器。
FOC永磁同步电动机模型的模拟通常需要几分钟在你的电脑上,由于小样本电动机的电力电子控制器。
sim (mdl) logsout_autotuned = logsout;保存(“AutotunedSpeed”,“logsout_autotuned”)
下图显示了整个仿真结果。
下面的图显示了当前和速度响应在调优,从1.3到3.5秒。电流的变化0.1内,电动机转速的变化2rad /秒(约1%偏差)。
三个PI控制器调整新的收益。
的速度PI控制器收益P = 0.2785 = 2.678。
d-axis电流PI控制器获得P = 5.135, = 8663。
q-axis电流PI控制器获得P = 4.59, = 8026。
应用相同的速度命令之前和之后自动调谐过程。情节前后反应速度控制器使用闭环PID自动调谐块调整。速度响应曲线是一致的时间表演并排比较控制器。
scdfocmotorPIDTuningPlotSpeed
调优控制器后,交流电动机的速度响应更快的瞬态响应和稳态误差小。
bdclose (mdl)
