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以自动调谐在闭环现场导向的控制（FOC）结构中的PI控制器，针对在Simulink中建模的机器金宝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)．
当您具有具有初始控制器的电机的现有FOC结构时，此工作流程适用，使得闭环系统稳定并且电机模型在标称操作点处运行。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appSimulink Control Design™软件
磁场定向控制自动调谐块
该块允许您在闭环FOC结构中自动调整以下控制循环：
直轴(d轴)电流环
正交轴（Q轴）电流环
速度循环
磁通环
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， 在哪里ω.c是您指定的调整目标带宽。
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AutoTuner连接到现有模型
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PMSM，面向现场控制结构中有三个控制环：直轴电流控制回路，正交轴电流控制回路和速度环。由于转子通量固定，并且D轴电流回路参考通常设定为零，没有通量环控制器。在一些应用中，您可以为D轴电流参考提供负值，以实现现场弱化控制，并以更高电流的成本实现更高的转子速度。
在里面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:
连接控制信号
pi_daxis.到了Pidout Daxis.输入端口。连接微扰daxis通过使用输出为的sum块
pi_daxis.，这是D轴电压参考vd_ref.，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:
连接控制信号
pi_qaxis.到了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:
连接控制信号
PI_speed到了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IQ_REF.，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。
以下模型通常示出了块如何符合前一个框图中所示的FOC结构。
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增益港口。当实验未运行时，该块不会注入任何扰动信号。在这种状态下，该块对工厂或控制器行为没有影响。
指定控制器参数和调整目标
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
PI.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
平行线．控制器采样时间(秒)- 指定控制器采样时间。
积分方法- 指定Integrets项的离散集成公式。如果您使用来自电机控制块集库的PI控制器，请将此参数设置为
向前欧拉．过滤方法- 如果您的控制器包括具有导数滤波器项的导数动作，则指定离散导数滤波器的公式。
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 / SEC）和目标阶段边际（度）分别参数。
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， 在哪里P是给定循环的植物响应，以及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。对于所需的上升时间τ.，目标带宽的一个很好的猜测是2/τ.．为了具有有效的级联控制，内部控制环（D轴和Q轴）响应外控制环（通量和速度）快得多。
请注意
作为典型的拇指规则，您可以设置带宽，以使：
当前环路带宽至少比speed环路带宽快10倍。
电流环带宽比开关频率慢的至少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)．这样做允许您为D轴和Q轴电流循环指定相同的控制器参数和调整目标。
有关设置这些参数的更多信息，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谐实验的开始时间和持续时间。块一次只调谐一个控制器，因此一个循环的调谐实验的开始时间和持续时间不得与另一个循环重叠或重叠。首先调谐内环控制器，然后调整外环控制器。指定实验开始时间和持续时间时，请考虑以下内容。
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， 在哪里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开始/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的工厂是否渐近稳定或集成。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于所有三个环路来说是肯定的。
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， 在哪里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指定这些信号的幅度。您可以指定标量值，以在每个频率或长度5的向量中注入相同的幅度，以指定每个频率的向量中的不同幅度[1/10, 1/3, 1,3,10]ω.c．
所有扰动振幅必须为:
足够大，扰动克服了工厂执行器中的任何死区，并产生高于噪声水平的响应。
足够小，以保持植物在标称操作点附近的近似线性区域内运行，并避免饱和植物输入或输出。
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。
运行模型并启动调谐实验
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，在植物达到稳态时开始实验。有关如何配置外部启动和停止信号的详细信息，请参阅输入参数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/停止信号寄存下降沿。
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输出稳定每个循环的近100％。
在这两种情况下，实验时间的保守估计是200/ω.c， 在哪里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，在堵塞选项卡上,单击出口到MATLAB．该块在MATLAB中创建一个结构®工作区,
FoctuningResult.．有关此结构内容的详细信息，请参阅“块参考”页面。
更新具有调谐增益的PI控制器并验证性能
的磁场定向控制自动调谐器块不会将增益自动写入PI控制器。您可以手动或使用自己的逻辑将调谐的增长传输到控制器。
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增益是一个总线信号，包含每个循环块曲调的PI控制器的调谐增益。您也可以单击出口到MATLAB在块参数中获取结构FoctuningResult.在MATLAB工作区中，包括调谐控制器增益。您还可以配置自己的逻辑来传输调谐的PI增益。例如，您可以使用Simulink中的信号路由块存储，读取和写入控制器。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比例和积分增长。因为这离散PI控制器预计通过控制器采样时间预先收入积分增益，而不是K我， 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。
另请参阅
相关话题
您还可以从以下列表中选择一个网站：
