

(一)技术交底书的要求:
□应清楚、完整地写明发明或实用新型的内容;
□使所属技术领域的普通技术人员能够根据此内容实施发明创造;
□使上述人员相信本发明确实可以解决现有技术不能解决的问题。
(二)技术交底书的具体样本如下:
1)发明创造的名称:
电机电流环参数整定方法
2)所属技术领域:
技术领域:
本发明涉及电机驱动系统,特别是采用PI电流调节方式的全数字电机驱动器中,其电流环参数的整定方法。
3)背景技术
3.1)详细介绍技术背景,并描述申请人所知的与发明方案最接近的已有技术(应详细介绍,以不需再去看文献即可领会该技术内容为准,如果现有技术出自专利、期刊、书籍,则提供出处);
3.2)对现有技术存在的缺点进行客观的评述(现有技术的缺点是针对于本发明的优点来说的;如果找不出对比技术方案及其缺点,可用反推法,根据本发明的优点来找对应的缺点;本发明不能解决的缺点,不需提供;缺点可以是成本高、处理时间慢等类似问题)。
背景技术:
对于电机驱动器,做为内环的电流环的性能决定了位置环和(或)速度环性能,起关键作用。现有的全数字电机驱动系统主要是采用电位器调节参数或PC机配合相应专业调试软件来整定电机电流环参数。对于用电位器调节电流环PI参数(其中P参数是指比例控制信号参数、I参数是指积分控制信号参数)方式,因为电流环是内环,调节结果不直观,调节困难,不易于一般使用者掌握;而且因为电位器存在老化、松动等问题,使得其可靠性受到广泛质疑。采用PC机专业软件来调整电流环相对而言直观、易掌握,但是需要有一个PC机和通讯接口,而且每个驱动器都需要单独整定,对于很多场合费时费力。对于产品的维修更是困难。
4)发明内容:
4.1)正面描述本发明所要解决的技术问题(对应现有技术的所有缺点;本发明解决不了的,不需提供);
4.2)清楚完整的叙述发明创造的技术方案,应结合工艺流程图、原理框图、电路图、仿真图、布局图、设备结构图进行说明(越详细越好,可与第6部分合写;发明中每一功能的实现都要有相应的技术实现方案,不能只有原理,也不能只做功能介绍;需要详细提供与现有技术的区别技术和关联技术;每个附图都应有对应的文字描述,以他人不看附图即可明白技术方案为准;所有英文缩写都应中文注释):
对于机械产品的发明创造应详细说明每一个结构零部件的形状、构造、部件之间的连接关系、空间位置关系、工作原理等;
对于电器产品应描述电器元件的组成、连接关系;
对于无固定形状和结构的产品,如粉状或流体产品、化学品、药品,应描述其组分及其含量、制造工艺条件和工艺流程等;
对于方法发明,应描述操作步骤、工艺参数等;
4.3)简单点明本发明的关键点和欲保护点(逐项列出1、2、3、、、),并简单介绍与最好的现有技术相比,本发明有何优点(一两个自然段即可;结合技术方案来描述,做到有理有据,即用推理或因果关系的方式推理说明;可以对应所要解决的技术问题或发明目的来描述)。
发明内容:
本发明就是为了解决现有技术中的上述问题,提出一种电机电流环参数整定方法,实现自整定,以达到操作简单,调整结果良好的目。
为此,本发明的电机电流环参数整定方法包括如下步骤: i、求PI参数初始值;ii、给定目标电流Iref,采样实际电流;iii、指标提取:对采样电流进行数据处理,提取电流上升时间、超调量和稳态电流值三个指标; iv、根据提到到的上述三个指标,按照变化规律调整电流环参数,即计算新的PI值。v、重复上面三个过程(ii~iv),直到指标满足预定目标。
优选地,所述步骤i中计算PI参数初始值的方法如下:
i1、跟据母线电压,按照下述公式计算得到一个固定电压的占空比d%:
其中
:输出PWM占空比
:给定电压,一般固定为3~5V
:直流母线电压
:输出PWM周期
i2、PWM控制器按照上述计算给定的占空比d%输出,同时在采样电阻R1上采样电机电流反馈,跟据电流上升率得到电机时间常数;
i3、按照电机时间常数,通过查PI参数与时间常数τ对应关系表得到电流环PI参数初始值。
进一步优选地,所述PI参数与时间常数τ对应关系表是按照不同的电机时间常数根据手动调节PI参数得到的结果取50%而得到的。
进一步优选地,所述步骤ii中目标电流是根据驱动器的额定电流参数得到的:取额定电流的10%~100%,实际取值为0.5A~2A。
进一步优选地,所述步骤 iii中指标提取的方法如下:iii1、跟据上面得到的Iref,作电流阶跃响应,同时在采样电阻R1上采样电机电流反馈; iii2、分析数据,根据阶跃响应曲线获得电流上升时间、超调量和稳态电流值三个指标。
进一步优选地,所述步骤iv中,计算新的PI值的方法为:
iv1:若电流阶跃响应超调量不大于0,
(1)稳态值小于给定电流,则增大P;
(2)稳态值不小于给定电流,
(3)若是电流上升时间大于目标,则增大P、减小I;
(4)否则调节完毕;
iv2:若实际电流超调越限,
⑴稳态值等于给定电流,
①若电流上升时间小于目标,则减小P;
②若电流上升时间大于目标,则减小P、减小I;
⑵若稳态电流不等于目标电流,则减小P。
采用以上方法进行电机电流环参数整定,不增加任何外界软、硬件,而是在原有电机驱动器内实现自整定,而且这个自整定也无需硬件成本,不受电机参数和驱动器电压供电点压影响;代码实现简单(软件代码一般存在数字信号处理器(DSP)内的Flash内),参数收敛,自整定结果良好。需要整定时,只需要外部一个启动信号(此启动信号可以是通过一个开关比如一个复用的拨码开关来提供)即可实现,也可以每次上电自动完成一次电流环参数整定,对于使用者专业水平要求大大降低。
5)附图:实用新型专利必须提供附图,附图中构成件可以有标记,尺寸和参数不必标注。
附图说明:
图1是本发明具体实施方式电机电流反馈采样点示意图;
图2是电机时间常示意图;
图3是阶跃响应曲线示意图;
图4是本发明具体实施方式流程图。
6)优选具体实施方式(可与第4部分合写;尽量写明所有同样能完成发明目的的替代方案,所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代,也可以是完整的技术方案):
对于产品发明应描述产品构成、电路构成或者化学成分、各部分之间的相互关系、工作过程或操作步骤;对于方法发明应写明步骤、参数、工艺条件等,可提供多个具体实施方式。
具体实施方式:
本实施例的方案主要包含下面几个步骤:
i、求PI参数初始值;
ii、给定目标电流Iref,采样实际电流;
iii、数据处理和指标提取:提取电流上升时间、超调量和稳态电流值三个指标;
iv、根据指标,按照变化规律调整电流环参数;
v、重复上面三个过程(ii~iv),直到指标满足预定目标。
具体实现如下:
首先,跟据母线电压,按照公式1计算得到一个固定电压(通常按照3~5V)的占空比d%:
(公式1)
其中
:输出PWM占空比
:给定电压,一般固定为3~5V
:直流母线电压
:输出PWM周期
PWM按照上述计算给定的占空比d%输出,同时在采样电阻R1上(见图1)采样电机电流反馈,跟据电流上升率得到电机时间常数τ(见图2: τ=t1-t0)。按照电机时间常数,通过查表(这个表可按照不同的电机时间常数根据手动调节PI参数得到的结果来取,本例中这个表是按照不同的电机时间常数根据手动调节PI参数得到的结果取50%写的)得到电流环PI参数初始值。
根据驱动器的额定电流参数,得到一个实现电流环PI参数配置的给定电流Iref(也就是上文中步骤ii中提到的目标电流,因这个目标电流是作PI调节的给定电流,故也称给定电流,通常取额定电流的10%~100%,0.5A~2A)。
然后跟据上面得到的Iref,按照图3作电流阶跃响应(即输入方波形的参考电流),同时在采样电阻R1上(见图1)采样电机电流反馈。分析数据,根据阶跃响应曲线(见图3)可以获得电流上升时间、超调量和稳态电流值三个指标。其中,稳态电流是指采样电流在振荡结束后处于稳态时的值;电流上升时间是指从方波前沿到采样电流首次等于稳态值的时间(采样电流首次等于稳态并不等于采样电流已达稳态,而是还可能继续振荡);超调量是指采样电流的首个峰值与稳态值之间的差值。
此后即可按照下面规律计算新的PI值:
1:若电流阶跃响应超调量不大于0,
(1)稳态值小于给定电流,则增大P;
(2)稳态值不小于给定电流,
(3)若是电流上升时间大于目标,则增大P、减小I;
(4)否则调节完毕;
2:若实际电流超调越限,
⑴稳态值等于给定电流,
①若电流上升时间小于目标,则减小P;
②若电流上升时间大于目标,则减小P、减小I;
⑵若稳态电流不等于目标电流,则减小P。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
图1
图2

图3
图4