无刷直流电机模型

这个示例使用三相无刷直流电机的模型加上巴克转换器和三相逆变电源的链接。巴克转换器建模与mosfet和igbt逆变器而不是理想的开关,以便设备on-resistances和特征表示正常。直流-直流转换器连接的电压和逆变器可以控制通过改变半导体门触发器,控制电机的速度。

mdl =“scdbldcspeedcontrol”;open_system (mdl)

电机模型参数如下。

p = 4;%的数量极对Rs = 0.1;每阶段%定子电阻(欧姆)Ls = 1的军医;%定子每相自身电感,Ls [H]= 1 e-5女士;%定子互感,女士[H]psim = 0.0175;%最大永磁磁链(Wb)Jm = 0.0005;%转子惯性(公斤* m ^ 2)Ts = 5 e-6;%基本样本时间[s]Tsc = 1的军医;%样本时间内控制回路[s]Vdc = 48;%最大直流环节电压(V)

模型有稳定闭环操作预配置有两个级联的PI控制器,一个用于内部直流环节电压回路,一个用于电动机转速外环。

Kpw = 0.1;%比例增益对速度控制器Kiw = 15;%积分器得到速度控制器千伏峰值= 0.1;%比例为电压增益控制器Kiv = 0.5;%积分器得到电压控制器

测试跟踪性能的信号是一系列的斜坡速度从0 - 500 RPM, 500 - 2000 RPM, 2000 - 3000 RPM。模拟模型与初始控制器增益显示跟踪响应缓慢,表明控制器校准是必要的。

open_system ([mdl' /可视化/ RPM(外部)])sim (mdl)

配置闭环PID自动调谐块

在本例中,您使用闭环PID自动调谐块提高控制器的性能。这些块估计循环期间关闭的工厂频率响应实验,然后调整控制器增益。检查控制子系统,看到Autotuning闭环PID自动调谐块速度和Autotuning电压子系统。

open_system ([mdl' /控制”])

典型的级联后循环调优实践,首先调整内部电压循环与外部速度循环开放。然后,调整外速度环的内部电压回路关闭。

指定优化PID控制器的要求,使用的参数调优选项卡的PID自动调谐块。在这个例子中,控制器是平行的,离散,PI控制器。控制器样品时间是100微秒。

一个目标阶段保证金60度的控制器提供了一个良好的平衡性能和鲁棒性。

和控制器,选择一个目标带宽100 rad /秒。对于内循环控制器,选择估计目标带宽400 rad /秒。这些值确保内部循环控制器有一个更快的响应比和控制器。

闭环PID自动调谐块执行闭环实验获得植物的频率响应。你为这个实验在指定参数实验选项卡块的参数。在这里,工厂签字是积极的作为一个积极的改变在植物输入标称操作点植物输出结果以一种积极的改变,当植物达到一个新的稳定状态。当植物是稳定的,在这个例子中,植物信号相当于直流增益的迹象。

振幅的正弦波注入自动调谐过程中,使用1来确保工厂适当兴奋植物内饱和极限。如果您选择的幅度太小,自动调谐块难以区分从电力电子电路的脉动响应信号。

优化内部循环比例积分控制器

调优级联控制器,建立了模型优化内部电压回路第一,紧随其后的是外循环速度。

为内循环控制器,使优化过程的自动调谐电压子系统,优化内部电压循环常数块值设置为1。设置这个值打开外循环,配置内循环使用一个常数额定电压参考12.5。

set_param ([mdl/控制/优化内部电压回路的),“价值”,' 1 ')

禁用外层循环优化,优化外循环速度常数块值设置为0。

set_param ([mdl/控制/调整外速度环的),“价值”,' 0 ')

这个设置使闭环PID自动调谐块被配置为运行一个闭环优化的实验仿真从1到1.8秒的时间。工厂使用第一个第二个达到稳态操作条件。一个好的闭环实验持续时间的估计,在那里是目标带宽。您可以使用% conv闭环PID自动调谐的输出块监控实验的进展和停止的时候% conv信号稳定在100%附近。

运行仿真。当实验结束时,闭环PID自动调谐块返回调整PID控制器的内部电压回路。模型将它们发送到MATLAB工作区为数组VoltageLoopGains。

close_system ([mdl' /可视化/ RPM(外部)(mdl) open_system (' /可视化/直流(内部)])sim (mdl)

更新内部循环比例积分控制器与新收益。

千伏峰值= VoltageLoopGains (1);Kiv = VoltageLoopGains (2);

调优外层循环PI控制器

接下来,调整外速度环。子系统,自动调谐电压变化的值调整内部电压循环常数块值为0,而禁用内部电压回路调优。内循环控制器使用新调整的收益,千伏峰值和Kiv。

set_param ([mdl/控制/优化内部电压回路的),“价值”,' 0 ')

同样,在自动调谐速度子系统,曲调外循环速度常数块值更改为1,使外速度环调优。对于这个循环,使用一个闭环自动调谐时间0.9秒,1秒开始。调优的额定速度是每分钟2000转。

set_param ([mdl/控制/调整外速度环的),“价值”,' 1 ')

再次运行仿真。当实验结束时,闭环PID自动调谐块返回调整PID控制器的外循环速度。模型将它们发送到MATLAB工作区为数组SpeedLoopGains。

close_system ([mdl' /可视化/直流(内部)(mdl) open_system (' /可视化/ RPM(外部)])sim (mdl)

更新和PI控制器与新收益。

Kpw = SpeedLoopGains (1);Kiw = SpeedLoopGains (2);

自动调谐后提高了跟踪性能

检查调整控制器的性能,禁用优化循环。

set_param ([mdl/控制/优化内部电压回路的),“价值”,' 0 '(mdl) set_param (/控制/调整外速度环的),“价值”,' 0 ')

调整了收益导致更好的跟踪测试的斜坡信号。

sim (mdl)