如何使用现场定向控制自动调谐块- MATLAB和Simulink金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

如何使用领域定向控制自动调谐块

你可以使用磁场定向控制自动调谐器块，根据Simulink中建模的机器自动调整闭环磁场定向控制（FOC）结构中的PI控制器金宝app^®使用Motor Control Blockset™。例如，您可以使用Motor Control Blockset通过直接从硬件收集数据并计算电机参数来创建精确的电机模型。这个参数模型然后用于估计控制增益为您的PI控制器在面向领域的控制应用。有关更多信息，请参见磁场定向控制(FOC)．

这个工作流适用于当你有一个现有的FOC结构的电机与初始的控制器集，这样闭环系统是稳定的，电机模型运行在一个标称的工作点。使用磁场定向控制自动调谐器块自动调整现有的控制器与指定的带宽和相位裕度。

这一块需要金宝app仿真软件控制设计™软件

磁场定向控制自动调谐块

该块允许你自动调整以下控制循环在你的闭环FOC结构:

直轴(d轴)电流环
交轴(q轴)电流回路
速度环
通量环

该模块依次对d轴电流、q轴电流、速度和磁链控制回路进行闭环自动调谐实验。在实验过程中，对于每个环路，块在频率处注入正弦扰动信号[1/10,1/3, 1,3,10]ω_c,在那里ω_c是您指定的调谐目标带宽。

当实验结束时，块使用估计的频率响应来计算PID增益。优化算法旨在平衡性能和鲁棒性，同时实现您指定的控制带宽和相位裕度。您可以将系统配置为自动更新现有PID控制器的增益，允许您在用于调优的相同模拟运行中验证闭环性能。

请注意

即使磁场定向控制自动调谐器块可以调整PID和PIDF控制器，电机控制块库只提供PI控制器。在块参数中为循环选择PI控制器类型。如果你想使用另一种类型的控制器，你可以使用PID控制器块从Simulink库或您可以金宝app使您自己的自定义PID控制器。

将自动调谐器连接到现有型号

下图是PMSM磁场定向控制结构的简化框图。简化的框图显示了转子参考框架中的参数，不包括逆变器，帕克-克拉克变换或传感器。有关PMSM磁场定向控制的详细模型，请参见磁场定向控制(FOC)．对于永磁同步电动机，磁场定向控制结构中有三个控制环:直轴电流控制环、正交轴电流控制环和速度控制环。没有磁通回路控制器，因为转子磁通是固定的，d轴电流环参考通常设置为零。在某些应用中，您可以为d轴电流参考提供负值，以实现磁场弱化控制，并以更高的电流为代价实现更高的转子速度。

转子参考系中永磁同步电动机磁场定向控制结构的简化模型

在磁场定向控制自动调谐器块参数，禁用该选项调整流量循环因为这种类型的交流电机的转子磁链是用永磁体固定的。

连接的磁场定向控制自动调谐器模块和调整模型中的PI控制器，首先确定模型中的输入和输出参数。然后，您可以按照下面的描述连接该块。

用于d轴电流控制回路的调整:

连接来自的控制信号皮乌达克斯到PIDout daxis输入端口。
连接微扰daxis通过使用输出为的sum块皮乌达克斯，即d轴电压基准Vd_参考，以修改对设备的输入。
将从测量(感知或估计)电机电流获得的d轴电流连接到测量feedback_daxis输入端口。

用于调q轴电流控制回路:

连接来自的控制信号PI_qaxis到PIDout qaxis输入端口。
连接微扰qaxis通过使用输出为的sum块PI_qaxis，这是q轴电压参考Vq_ref，以修改对设备的输入。
连接q轴电流从测量(感知或估计)电机电流到测量feedback_qaxis输入端口。

用于调整速度控制回路:

连接来自的控制信号PI_speed到PIDout速度输入端口。
连接扰动速度通过使用输出为的sum块PI_speed，即q轴电流基准智商参考，以修改对设备的输入。
连接测量(感知或估计)的速度从电机到测量feedback_daxis输入端口。

下面的模型一般说明了块如何适合于FOC结构，如前面的块图所示。

简化模型连接到自动调谐块

在自动调谐过程中，块在与每个控制回路相关联的植物输入端注入扰动信号，并测量在测量反馈对于每一个循环。当实验结束时，块计算PI增益并在pid增益端口。当实验不运行时，块不会注入任何扰动信号。在这种状态下，块对设备或控制器行为没有影响。

指定控制器参数和调优目标

如前一节所述，连接所选循环的块输入和输出。对于你要调优的每个循环，你可以配置以下控制器参数:

类型—指定PID控制器的动作。如果您使用的是来自Motor Control Blockset库的PI控制器，请将此参数设置为圆周率所有的循环。
形式—指定控制器形式。如果您使用的是来自Motor Control Blockset库的PI控制器，请将此参数设置为平行．
控制器采样时间(秒)—指定控制器采样时间。
积分器的方法–指定积分项的离散积分公式。如果您正在使用马达控制块集库中的PI控制器，请将此参数设置为向前欧拉．
过滤方法-如果控制器包含微分动作和微分滤波项，请指定离散微分滤波器的公式。

然后，对于每个环路，指定用于调优的目标带宽和相位裕度目标带宽(rad /秒)和目标相位裕度(度)参数。

目标带宽是调谐开环响应的0 dB增益交叉频率的目标值CP,在那里P植物是否对一个给定的回路有反应C是与该循环关联的控制器响应。该交叉频率大致设置控制带宽。以获得所需的上升时间τ，目标带宽的一个很好的猜测是2/τ. 为了实现有效的串级控制，内部控制回路（d轴和q轴）的响应速度远远快于外部控制回路（流量和速度）。

请注意

作为一个典型的经验法则，你可以这样设置带宽:

当前环路带宽至少比speed环路带宽快10倍。
电流环路带宽至少比开关频率慢10倍。

目标相位裕度反映了调谐系统所需的鲁棒性。通常，您可以在45°-60°范围内选择一个值。一般来说，较高的相位裕度可以减少超调量，但会限制响应速度。默认值60°倾向于平衡性能和健壮性，产生大约5-10%的超调，这取决于你的工厂的特点。

要对内部控制循环使用相同的调优设置，请启用对电流回路控制器使用相同设置(d轴+ q轴). 这样可以为d轴和q轴电流回路指定相同的控制器参数和调谐目标。

有关设置这些参数的详细信息，请参阅磁场定向控制自动调谐器块引用页面。

设置实验参数

在块参数中，指定每个循环的自动调优实验的开始时间和持续时间。该模块一次只对一个控制器进行调优，因此一个环路的调优实验的开始时间和持续时间不能与另一个环路重合或重叠。首先调整内环控制器，然后调整外环控制器。当您指定实验开始时间和持续时间时，请考虑以下事项。

当电机处于所需的稳态运行点时，开始实验。使用初始控制器驱动电机到工作点。
实验过程中避免对电机的任何输入或输出干扰。如果你现有的闭环系统具有良好的抗干扰能力，那么这个实验可以处理小的干扰。否则，大的扰动会使被控对象的输出失真，降低频率响应估计的准确性。
对于块调优的每个循环，让实验运行足够长的时间，以便算法收集足够的数据，以便对它探测的所有频率进行良好的估计。实验持续时间的保守估计为200/ω_c,在那里ω_c是正在调优的循环的目标带宽。

或者，您可以通过启用参数来配置启动/停止信号实验启动/停止使用外接电源．

然后指定循环实验设置对于要调整的每个循环。植物类型指定与单个环路相关联的对象是渐近稳定的还是积分的。的工厂签字如果在期望的工作点上设备输入的正变化导致设备输出的正变化，则参数为正。否则，植物符号为负。对于PMSM FOC调谐，植物类型是渐近稳定的吗工厂签字对所有三个循环都是正的。

频率响应估计实验将一个正弦波信号注入与该频率的每个环路相关联的装置中[1/10, 1/3, 1,3,10]ω_c,在那里ω_c是调优的目标带宽。使用正弦振幅参数的磁场定向控制自动调谐器块来指定这些信号的振幅。您可以指定一个标量值在每个频率注入相同的振幅，也可以指定长度为5的向量在每个频率注入不同的振幅[1/10, 1/3, 1,3,10]ω_c．

所有扰动振幅必须为:

大到足以使摄动克服装置执行器中的任何死区，并产生高于噪声水平的响应。
小到足以保持电站在接近标称工作点的近似线性区域内运行，并避免使电站的输入或输出饱和。

有关设置实验参数的详细信息，请参阅磁场定向控制自动调谐器块引用页面。

运行模型并初始化调优实验

在配置了用于调优的所有参数之后，运行模型。

如果您已经在块参数中配置了实验的开始和持续时间，那么通过指定一个大于最大开始时间和持续时间之和的模拟长度，允许模拟运行足够长的时间来开始实验。例如，如果你的速度循环实验开始时间是5秒，持续时间是3秒，那么你的模拟长度必须大于8秒。
如果您已经配置了外部启动/停止信号，当植物达到稳定状态时开始实验。有关如何配置外部启动和停止信号的更多信息，请参阅磁场定向控制自动调谐器块。

停止实验并检查调谐增益

时，频响估计实验结束启动/停止信号注册一个下降边。

如果您已经在块参数中配置了实验的开始和持续时间，以便在特定时间开始和结束调优过程，则允许模拟在实验结束时运行。
如果您已经配置了外部启动/停止信号，当信号到达时结束实验收敛每个回路的输出稳定在接近100%。

在这两种情况下，实验时间的保守估计是200/ω_c,在那里ω_c是正在调优的循环的目标带宽。例如，如果对d轴电流控制器进行调谐的目标带宽为5000 rad/sec，则d轴电流环的调谐实验持续时间可为0.04秒。

当您停止实验时，该模块根据植物的估计频率响应和您指定的与该模块所调谐的每个环路相关联的调谐目标计算新的PI增益。有几种方法可以看到调整后的增益:

命令的输出pid增益自动调谐器模块的端口。查看输出的一种方法是将输出连接到Simulink金宝app显示块。
块参数中，在块选项卡上,单击出口到MATLAB．该块在MATLAB中创建一个结构^®工作区,FOCTuningResult．有关此结构内容的更多信息，请参阅区块参考页。

用调谐增益更新PI控制器并验证性能

的磁场定向控制自动调谐器块不会自动将增益写入PI控制器。您可以手动或使用自己的逻辑将调谐增益转移到控制器。

如果需要手动更新PI增益，可以查看pid增益自动调谐器模块的端口。pid增益是一种总线信号，它包含块调谐的每个环路PI控制器的调谐增益。你也可以点击出口到MATLAB在块参数中获取结构FOCTuningResult，其中包括调谐控制器增益。
您还可以配置自己的逻辑来传输调整后的PI增益。例如，您可以在Simulink中使用信号路由块来存储、读取和写入控制器增益。金宝app

请注意

如果你在调优离散PI控制器从Motor Control Blockset库中获取磁场定向控制自动调谐器块输出包含调谐的比例增益和积分增益。因为离散PI控制器期望积分增益乘以控制器采样时间作为输入，而不是K_我使用K_我* T_年代当向控制器块写入一个新的积分增益时。

在将调谐增益转移到PI控制器后，可以观察并验证系统的持续性能。