CN104426448A - 用于压缩机的控制参数自整定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于压缩机的控制参数自整定方法，包括如下步骤：根据用户指令控制压缩机的控制系统进入PID参数识别模式，其中PID参数识别模式为继电器模型的反馈测试模式；控制压缩机在预设电流范围内产生抖动以生成扰动信号；对扰动信号进行处理以使压缩机以预设的周期和幅度进行来回振荡，并通过计算继电器模型的振荡周期和幅值以获得压缩机的控制系统的控制模型；根据压缩机的控制系统的控制模型获得控制系统的PID控制参数。本发明的用于压缩机的控制参数自整定方法能够及时快速地整定压缩机的控制参数，大大减少测试时间，整定精确度高，提高压缩机的使用寿命。

Description

用于压缩机的控制参数自整定方法

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种用于压缩机的控制参数自整定方法。

背景技术

当前变频空调中的压缩机主要采用无传感器的永磁同步电机，并通过磁场定向的矢量控制技术进行控制。应用这种控制方法时需要对电机参数有准确的了解，但是由于压缩机的长期运行，设备老化等诸多原因，电机的电气参数也是缓慢变化的。因此需要在一段时间内对压缩机的控制参数进行一次判断识别，用以优化控制参数，保持较好的运行效果。这在提高空调整体的效率，减小空调由于控制不合理产生的噪声，节约能源，提高生活环境的舒适度等方面都具有重要的意义。

一般地，在实际生产中，PID控制器的参数整定需要经验丰富的工程技术人员根据经验来进行，而且当有几十种甚至几百种不同的产品以及实际控制系统千差万别等因素时，获取令人满意的控制效果变成一个耗时费力的过程，因此不能及时整定压缩机的控制参数，影响压缩机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种用于压缩机的控制参数自整定方法，能够及时快速地整定压缩机的控制参数，大大减少测试时间，整定精确度高，提高压缩机的使用寿命。

为达到上述目的，本发明的实施例提出的一种用于压缩机的控制参数自整定方法，包括如下步骤：S1，根据用户指令控制压缩机的控制系统进入PID参数识别模式，其中，所述PID参数识别模式为继电器模型的反馈测试模式；S2，控制所述压缩机在预设电流范围内产生抖动以生成扰动信号；S3，对所述扰动信号进行处理以使所述压缩机以预设的周期和幅度进行来回振荡，并通过计算所述继电器模型的振荡周期和幅值以获得所述压缩机的控制系统的控制模型；S4，根据所述压缩机的控制系统的控制模型获得所述控制系统的PID控制参数。

并且，在所述步骤S4之后，还包括：控制所述控制系统进入PID控制器控制模式；当所述控制系统处于所述PID控制器控制模式下获得的计算值误差大于预设值时，控制所述控制系统重新进入所述PID参数识别模式。

在本发明的一个实施例中，所述继电器模型的反馈测试模式包括电流环继电器模型的反馈测试模式和速度环继电器模型的反馈测试模式。

其中，当所述控制系统进入所述电流环继电器模型的反馈测试模式时，在所述步骤S3中，对所述扰动信号进行放大、限幅、延时处理以获得电流极限环振荡曲线，并根据所述电流极限环振荡曲线计算所述电流环继电器模型的振荡周期和电流极限环增益，以及获得所述控制系统的电流环控制模型。

并且，在所述步骤S4中，根据以下公式计算电流环PI控制器的控制参数：

K_P=C_PIK_u

K_I=C_IIK_uω_u

其中，K_P为电流环比例增益，C_PI为电流环比例增益的预设系数，K_u为所述电流极限环增益，且h为所述电流环继电器模型的幅值，a为所述电流极限环振荡曲线的幅值，K_I为电流环积分时间常数，C_II为电流环积分时间常数的预设系数，ω_u为电流极限环的振荡频率，且T_u为所述电流环继电器模型的振荡周期。

此外，在所述步骤S4之后，还包括：控制所述控制系统进入电流环PI调节控制模式，根据所述电流环PI控制器的控制参数进行控制；采集所述压缩机的三相定子中的两相定子绕组的电流Ia、Ib以计算出三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic，并对所述三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic先后进行Clarke和Park坐标变换以获得直轴电流Id、交轴电流Iq，使得所述直轴电流Id、交轴电流Iq跟踪给定的idref、iqref以获得调节后的直轴电压Ud、交轴电压Uq；对所述直轴电压Ud、交轴电压Uq进行逆Park坐标变换以获得两相电压Uaifa、Ubeta；根据所述两相电压Uaifa、Ubeta进行空间矢量脉冲宽度调制以生成PWM信号，并根据所述PWM信号控制所述控制系统中的三相逆变器以输出三相电压Ua、Ub、Uc至所述压缩机。

根据本发明的一个实施例，当所述控制系统进入所述速度环继电器模型的反馈测试模式时，在所述步骤S3中，对所述扰动信号进行放大、限幅、延时处理以获得速度极限环振荡曲线，并根据所述速度极限环振荡曲线计算所述速度环继电器模型的振荡周期和速度极限环增益，以及获得所述控制系统的速度环控制模型。

并且，在所述步骤S4中，根据以下公式计算速度环PID控制器的控制参数：

K_P=C_PVK_u

K_I=C_IVK_uω_u

$K_D=C_{\mathrm{DV}}\frac{K_u}{{\mathrm{\ω}}_u}$

其中，K_P为速度环比例增益，C_PV为速度环比例增益的预设系数，K_u为所述速度极限环增益，且h为所述速度环继电器模型的幅值，a为所述速度极限环振荡曲线的幅值，K_I为速度环积分时间常数，C_IV为速度环积分时间常数的预设系数，K_D为速度环微分时间常数，C_DV为速度环微分时间常数的预设系数，ω_u为速度极限环的振荡频率，且T_u为所述速度环继电器模型的振荡周期。

此外，在所述步骤S4之后，还包括：控制所述控制系统进入速度环PID调节控制模式，根据所述速度环PID控制器的控制参数进行控制；采集所述压缩机的三相定子中的两相定子绕组的电流Ia、Ib以计算出三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic，并对所述三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic先后进行Clarke和Park坐标变换以获得直轴电流Id、交轴电流Iq；根据所述直轴电流Id、交轴电流Iq、直流母线电压以及上一时刻的直轴电压Ud、交轴电压Uq获得所述压缩机的转子位置和转子速度；根据给定速度指令对所述转子速度进行调节以输出给定的idref、iqref，使得所述直轴电流id、交轴电流iq跟踪所述给定的idref、iqref以获得调节后的直轴电压Ud、交轴电压Uq；对所述直轴电压Ud、交轴电压Uq进行逆Park坐标变换以获得两相电压Uaifa、Ubeta；根据所述两相电压Uaifa、Ubeta进行空间矢量脉冲宽度调制以生成PWM信号，并根据所述PWM信号控制所述控制系统中的三相逆变器以输出三相电压Ua、Ub、Uc至所述压缩机。

根据本发明实施例的用于压缩机的控制参数自整定方法，不要求用户拥有关于被控对象的先验知识，用户只需通过按动一个按钮或者发送一个命令即可实现压缩机的控制参数调谐过程，实现起来非常便利；并且，通过该方法只要进行一次闭环测试，就可以快速提取压缩机控制系统临界信息，大大减少测试时间，同时由于继电反馈是在闭环下进行的，只要合理选择继电器参数，可以保持过程在工作点附近，根据获取到的系统临界信息，用户可以建立完善且准确的系统模型，在此基础上既可设计最优PID控制器，又可选取较优的PID控制器参数，确保系统工作稳定且满足性能指标。因此，本发明的用于压缩机的控制参数自整定方法能够快速有效地调节基于变频空调的压缩机的控制参数，提高控制参数整定精度，延长压缩机的使用寿命。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的用于压缩机的控制参数自整定方法的流程图；

图2A为基于继电反馈的控制系统的方框图；

图2B为一个理想的继电器环节的示意图；

图2C为理想的继电器输入输出特性曲线图；

图3为电流环控制器的PI参数整定仿真框图；

图4为电流极限环振荡曲线图；

图5为根据本发明一个实施例的用于压缩机的控制参数自整定方法中采用基于继电反馈自整定PI控制器的电流环响应曲线图；

图6为速度环控制器的PID参数整定仿真框图；

图7为速度极限环振荡曲线图；以及

图8为根据本发明一个实施例的用于压缩机的控制参数自整定方法中采用基于继电反馈自整定PID控制器的速度环响应曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参照附图来描述根据本发明实施例的用于压缩机的控制参数自整定方法。

图1为根据本发明实施例的用于压缩机的控制参数自整定方法的流程图。如图1所示，该用于压缩机的控制参数自整定方法包括如下步骤：

S1，根据用户指令控制压缩机的控制系统进入PID参数识别模式，其中，PID参数识别模式为继电器模型的反馈测试模式。

其中，基于继电反馈的控制系统如图2A所示，其中r(t)是系统输入，e(t)是偏差，u(t)是被控对象的输入，y(t)是其输出。一个理想的继电器环节如图2B所示，将该理想的继电器环节接入到了系统反馈回路中，会使输出相位落后输入-π，此时系统将以Pu为周期开始振荡，如图2C所示。反馈回路中接入了一个幅值为h的标准继电环节，开始时输入u为h，经过延时d后，系统输出y开始增加，而此时继电器的输出方波信号u（被控对象的输入），对象在此方波的作用下输出振荡周期波形；同时对象的输出信号与设定值间的偏差通过反馈回路作为继电器的输入信号，使得继电器输出方波，如此反复系统便产生了稳定的极限环。因此，可以求出系统的极限频率ω_u。

S2，控制压缩机在预设电流范围内产生抖动以生成扰动信号。

S3，对扰动信号进行处理以使压缩机以预设的周期和幅度进行来回振荡，并通过计算继电器模型的振荡周期和幅值以获得压缩机的控制系统的控制模型。

S4，根据压缩机的控制系统的控制模型获得控制系统的PID控制参数。

并且，在步骤S4之后，本发明的用于压缩机的控制参数自整定方法还包括：控制控制系统进入PID控制器控制模式；当控制系统处于PID控制器控制模式下获得的计算值误差大于预设值时，控制控制系统重新进入PID参数识别模式。

也就是说，在本发明的实施例中，如图2A所示，当压缩机的控制系统工作在PID参数识别模式下，控制器通过接收外部指令信号后自动产生一个电流信号让压缩机在允许的电流范围内产生抖动以生成扰动信号，压缩机微小的扰动被捕捉到后，分别经过继电器模型比例放大模块、继电器模型输出比例限幅模块、继电器模型输出延时模块的放大、限幅、延时，使得压缩机以一定的周期和幅度进行来回振荡，振荡的幅度通常要求在±0.5圈之内，然后通过继电器模型周期/幅值模块计算出继电器模型的振荡周期和幅值，就可以近似描绘该压缩机控制系统的控制模型，然后再通过速度调节器和电流调节器分别计算出速度环和电流环的PID最优控制参数。执行完以上操作后，就顺利地辨识出速度环和电流环的比例增益和积分系数。当执行完毕后，压缩机的控制系统就可以转入PID控制器控制模式并正常工作，其中，若计算值误差过大则重新进行下一次辨识。

在本发明的一个实施例中，继电器模型的反馈测试模式包括电流环继电器模型的反馈测试模式和速度环继电器模型的反馈测试模式。

当控制系统进入电流环继电器模型的反馈测试模式时，在步骤S3中，对扰动信号进行放大、限幅、延时处理以获得电流极限环振荡曲线，并根据电流极限环振荡曲线计算电流环继电器模型的振荡周期和电流极限环增益，以及获得控制系统的电流环控制模型。

图3为电流环控制器的PI参数整定仿真框图。其中，仿真系统中当开关Switch1和Switch2选择通道1时，压缩机的控制系统处于电流环继电器模型的反馈测试模式，此时速度环不参与参数辨识。控制压缩机的控制系统进入电流环PID参数自动识别过程，并分别通过继电器模型比例放大模块、继电器模型输出比例限幅模块及输出延时模块对扰动信号进行放大、限幅、延时处理，最终能得到电流极限环振荡曲线，如图4所示。根据此时系统输出的电流极限环振荡曲线并通过继电器模型周期/幅值模块计算出压缩机系统的电流环继电器模型的振荡周期Tu和电流极限环增益Ku，并且能够近似得到该压缩机控制系统的电流环控制模型。

在步骤S4中，根据以下公式计算电流环PI控制器的控制参数：

K_P=C_PIK_u                  （1）

K_I=C_IIK_uω_u                      （2）

其中，K_P为电流环比例增益，C_PI为电流环比例增益的预设系数例如实验经验值系数，K_u为电流极限环增益，且h为电流环继电器模型的幅值，a为电流极限环振荡曲线的幅值，K_I为电流环积分时间常数，C_II为电流环积分时间常数的预设系数例如实验经验值系数，ω_u为电流极限环的振荡频率，且T_u为电流环继电器模型的振荡周期。

按照公式（1）和（2）即可辨识计算出电流环PI控制器的控制参数。其中，C_PI可以等于6.733，C_II可以等于1.076，K_P=13.500，K_I=4568.7。

在步骤S4之后，控制控制系统进入电流环PI调节控制模式，根据电流环PI控制器的控制参数进行控制；采集压缩机的三相定子中的两相定子绕组的电流Ia、Ib以计算出三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic，并对三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic先后进行Clarke和Park坐标变换以获得直轴电流Id、交轴电流Iq，使得直轴电流Id、交轴电流Iq跟踪给定的idref、iqref以获得调节后的直轴电压Ud、交轴电压Uq；对直轴电压Ud、交轴电压Uq进行逆Park坐标变换以获得两相电压Uaifa、Ubeta；根据两相电压Uaifa、Ubeta进行空间矢量脉冲宽度调制以生成PWM信号，并根据PWM信号控制控制系统中的三相逆变器以输出三相电压Ua、Ub、Uc至压缩机。

即言，当电流环的PI控制器的控制参数辨识完后，把仿真系统中Switch1和Switch2选择通道2，压缩机的控制系统进入于正常的电流环PI调节控制状态。其中，电流环矢量控制具体过程如下：当系统给定一阶跃响应电流指令信号时，压缩机控制系统首先通过采样电阻采集三相定子中的两相定子绕组电流Ia，Ib，之后再先后通过Clarke和Park变换，将电流由三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系d-q上。然后通过辨识好的电流调节器计算，使得Id、Iq的值跟踪给定的idref、iqref，接着再通过Park逆变换和Clarke逆变换将电流还原回三相静止坐标系上去，最后通过空间矢量模块产生PWM信号，并通过三相电压型逆变器输出三相正弦交流电Ua、Ub、Uc，供给压缩机。在经过PI参数自动识别后，在给定阶跃信号时的电流环响应曲线如图5所示。

在本发明的一个实施例中，当控制系统进入速度环继电器模型的反馈测试模式时，在步骤S3中，对扰动信号进行放大、限幅、延时处理以获得速度极限环振荡曲线，并根据速度极限环振荡曲线计算速度环继电器模型的振荡周期和速度极限环增益，以及获得控制系统的速度环控制模型。

图6为速度环控制器的PID参数整定仿真框图。其中，仿真系统中当开关Switch1和Switch2选择通道1时，压缩机的控制系统处于速度环继电器模型的反馈测试模式，此时电流环不参与参数辨识。控制压缩机的控制系统进入速度环PID参数自动识别过程，并分别通过继电器模型比例放大模块、继电器模型输出比例限幅模块及输出延时模块对扰动信号进行放大、限幅、延时处理，最终能得到速度极限环振荡曲线，如图7所示。根据此时系统输出的速度极限环振荡曲线并通过继电器模型周期/幅值模块计算出压缩机系统的速度环继电器模型的振荡周期Tu和速度极限环增益Ku，并且能够近似得到该压缩机控制系统的速度环控制模型。

在步骤S4中，根据以下公式计算速度环PID控制器的控制参数：

K_P=C_PVK_u           （3）

K_I=C_IVK_uω_u        （4）

$K_D=C_{\mathrm{DV}}\frac{K_u}{{\mathrm{\ω}}_u}---\left(5\right)$

其中，K_P为速度环比例增益，C_PV为速度环比例增益的预设系数例如实验经验值系数，K_u为速度极限环增益，且h为速度环继电器模型的幅值，a为速度极限环振荡曲线的幅值，K_I为速度环积分时间常数，C_IV为速度环积分时间常数的预设系数例如实验经验值系数，K_D为速度环微分时间常数，C_DV为速度环微分时间常数的预设系数例如实验经验值系数，ω_u为速度极限环的振荡频率，且T_u为速度环继电器模型的振荡周期。

按照公式（3）、（4）和（5）即可辨识计算出速度环PID控制器的控制参数。其中，C_PV可以等于68.35，C_IV可以等于228.37，C_DV可以等于0.9613，K_I=232.69，K_P=0.868，K_D=0.00015。

在步骤S4之后，控制控制系统进入速度环PID调节控制模式，根据速度环PID控制器的控制参数进行控制；采集压缩机的三相定子中的两相定子绕组的电流Ia、Ib以计算出三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic，并对三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic先后进行Clarke和Park坐标变换以获得直轴电流Id、交轴电流Iq；根据直轴电流Id、交轴电流Iq、直流母线电压以及上一时刻的直轴电压Ud、交轴电压Uq获得压缩机的转子位置和转子速度；根据给定速度指令对转子速度进行调节以输出给定的idref、iqref，使得直轴电流id、交轴电流iq跟踪给定的idref、iqref以获得调节后的直轴电压Ud、交轴电压Uq；对直轴电压Ud、交轴电压Uq进行逆Park坐标变换以获得两相电压Uaifa、Ubeta；根据两相电压Uaifa、Ubeta进行空间矢量脉冲宽度调制以生成PWM信号，并根据PWM信号控制控制系统中的三相逆变器以输出三相电压Ua、Ub、Uc至压缩机。

即言，当速度环的PID控制器的控制参数辨识完后，把仿真系统中Switch1和Switch2选择通道2，压缩机的控制系统进入于正常的速度环电流环双闭环控制状态。其中，变频空调中压缩机无位置传感器矢量控制的具体控制过程如下：

①首先通过电流检测模块检测得到三相定子的两相电流Ia、Ib，然后通过Clark变换和Park变换化为d-q旋转坐标系的电流值Id、Iq，分别作为d轴和q轴电流调节器的反馈输入和转子角度速度估计模块的输入；

②通过反馈电流Id、Iq，直流母线电压以及上一时刻d-q轴的输出电压Ud、Uq作为转子角度速度估计模块的输入计算出压缩机的转子的位置θ和转子的速度ωr；

③速度指令信号ω*与检测到的转子速度信号ωr相比较，经速度调节器的调节，输出Iqref指令信号，作为q轴电流调节器给定信号，d轴电流调节器的给定信号Idref=0；

④d轴和q轴电流的给定和反馈之间的偏差分别输入到d轴和q轴的电流调节器，经过调节器的调节后输出电压Ud和Uq，再经过Park逆变换分别化为α-β坐标系的电压Uα和Uβ，作为SVPWM模块的输入；

⑤SVPWM模块的输出驱动三相逆变器，产生频率和幅值可变的三相正弦电流控制压缩机。在经过PID参数自动识别后，在给定阶跃信号时的速度环响应曲线如图8所示。

在本发明的实施例中，按上述方法设计继电反馈测试技术对速度环和电流环控制器参数进行自整定，其中，需要说明的是，压缩机的控制系统进行继电反馈测试时应遵守以下的几项参数设定原则：

1.进行继电反馈测试时，在保证系统运行在安全范围的前提下，应当选取较大的延迟模块，在本发明的一个示例中，延迟模块与极限频率的乘积在如下范围内：π/3<D*ω_u<π/2，其中D为延迟时间，ω_u为系统的极限频率；

2.在保证系统能起振的前提下，应当选择较小的继电幅值；

3.进行继电反馈测试时，继电斜率的变化对辨识结果的影响可以忽略不计。

因此，本发明采用继电反馈的压缩机控制系统参数自整定技术主要由电流环控制器的继电整定、电流环控制器参数计算和速度环控制器的继电整定、速度环控制器参数计算四大部分组成。

本发明的用于压缩机的控制参数自整定方法可以集成到控制程序中，运行效果良好，在不同负载惯量比条件下能快速、准确辨识系统模型和寻找最优参数，并且相关的性能指标也在预想的范围内。例如振幅为±0.5圈，继电延时在20ms到45ms时，便可稳定辨识系统；同时在4倍于电机惯量的条件下，采用识别后的最优参数，性能也得了到一定的提升，速度阶跃响应超调量非常小。

因此说，本发明的用于压缩机的控制参数自整定方法在继电反馈辨识时不需要过程的先验知识，可以自动的从被控对象的频率响应中抽取信息，而这些信息通常足够PID控制器的设计，这就使得快速寻找PID最优参数成为可能。其中，继电反馈辨识方法有三个优点：①它辨识出了重要频率点上的系统信息，即极限频率(相位角是-π时的频率)；②因为它是闭环实验，所以系统不会从额定的工作点产生严重的漂移；③对于大延时系统，它比传统的阶跃和脉冲实验方法更加有效率，例如实验时间大概仅是极限振荡周期的2到4倍。并且，本发明的用于压缩机的控制参数自整定方法可适应不同的负载惯量，能快速地找到相应的控制参数，在测试中对不同惯量下中低高速的阶跃相应具有很好的性能，基本上达到预期的进度和目标。此外，能够大大缩短配套不同电机时参数调整时间，同时，也能减少维护、提高性能、增强适应性，同时每次整定后的值均比较稳定，不会出现太大的波动。

根据本发明实施例的用于压缩机的控制参数自整定方法，不要求用户拥有关于被控对象的先验知识，用户只需通过按动一个按钮或者发送一个命令即可实现压缩机的控制参数调谐过程，实现起来非常便利；并且，通过该方法只要进行一次闭环测试，就可以快速提取压缩机控制系统临界信息，大大减少测试时间，同时由于继电反馈是在闭环下进行的，只要合理选择继电器参数，可以保持过程在工作点附近，根据获取到的系统临界信息，用户可以建立完善且准确的系统模型，在此基础上既可设计最优PID控制器，又可选取较优的PID控制器参数，确保系统工作稳定且满足性能指标。因此，本发明的用于压缩机的控制参数自整定方法能够快速有效地调节基于变频空调的压缩机的控制参数，提高控制参数整定精度，延长压缩机的使用寿命。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种用于压缩机的控制参数自整定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据用户指令控制压缩机的控制系统进入PID参数识别模式，其中，所述PID参数识别模式为继电器模型的反馈测试模式；

S2，控制所述压缩机在预设电流范围内产生抖动以生成扰动信号；

S3，对所述扰动信号进行处理以使所述压缩机以预设的周期和幅度进行来回振荡，并通过计算所述继电器模型的振荡周期和幅值以获得所述压缩机的控制系统的控制模型；

S4，根据所述压缩机的控制系统的控制模型获得所述控制系统的PID控制参数。

2.如权利要求1所述的用于压缩机的控制参数自整定方法，其特征在于，在所述步骤S4之后，还包括：

控制所述控制系统进入PID控制器控制模式；

当所述控制系统处于所述PID控制器控制模式下获得的计算值误差大于预设值时，控制所述控制系统重新进入所述PID参数识别模式。

3.如权利要求1所述的用于压缩机的控制参数自整定方法，其特征在于，所述继电器模型的反馈测试模式包括电流环继电器模型的反馈测试模式和速度环继电器模型的反馈测试模式。

4.如权利要求3所述的用于压缩机的控制参数自整定方法，其特征在于，当所述控制系统进入所述电流环继电器模型的反馈测试模式时，在所述步骤S3中，对所述扰动信号进行放大、限幅、延时处理以获得电流极限环振荡曲线，并根据所述电流极限环振荡曲线计算所述电流环继电器模型的振荡周期和电流极限环增益，以及获得所述控制系统的电流环控制模型。

5.如权利要求4所述的用于压缩机的控制参数自整定方法，其特征在于，在所述步骤S4中，根据以下公式计算电流环PI控制器的控制参数：

K_P=C_PIK_u

K_I=C_IIK_uω_u

其中，K_P为电流环比例增益，C_PI为电流环比例增益的预设系数，K_u为所述电流极限环增益，且h为所述电流环继电器模型的幅值，a为所述电流极限环振荡曲线的幅值，K_I为电流环积分时间常数，C_II为电流环积分时间常数的预设系数，ω_u为电流极限环的振荡频率，且T_u为所述电流环继电器模型的振荡周期。

6.如权利要求5所述的用于压缩机的控制参数自整定方法，其特征在于，在所述步骤S4之后，还包括：

控制所述控制系统进入电流环PI调节控制模式，根据所述电流环PI控制器的控制参数进行控制；

采集所述压缩机的三相定子中的两相定子绕组的电流Ia、Ib以计算出三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic，并对所述三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic先后进行Clarke和Park坐标变换以获得直轴电流Id、交轴电流Iq，使得所述直轴电流Id、交轴电流Iq跟踪给定的idref、iqref以获得调节后的直轴电压Ud、交轴电压Uq；

对所述直轴电压Ud、交轴电压Uq进行逆Park坐标变换以获得两相电压Uaifa、Ubeta；

根据所述两相电压Uaifa、Ubeta进行空间矢量脉冲宽度调制以生成PWM信号，并根据所述PWM信号控制所述控制系统中的三相逆变器以输出三相电压Ua、Ub、Uc至所述压缩机。

7.如权利要求3所述的用于压缩机的控制参数自整定方法，其特征在于，当所述控制系统进入所述速度环继电器模型的反馈测试模式时，在所述步骤S3中，对所述扰动信号进行放大、限幅、延时处理以获得速度极限环振荡曲线，并根据所述速度极限环振荡曲线计算所述速度环继电器模型的振荡周期和速度极限环增益，以及获得所述控制系统的速度环控制模型。

8.如权利要求7所述的用于压缩机的控制参数自整定方法，其特征在于，在所述步骤S4中，根据以下公式计算速度环PID控制器的控制参数：

K_P=C_PVK_u

K_I=C_IVK_uω_u

$K_D=C_{\mathrm{DV}}\frac{K_u}{{\mathrm{\&omega;}}_u}$

其中，K_P为速度环比例增益，C_PV为速度环比例增益的预设系数，K_u为所述速度极限环增益，且h为所述速度环继电器模型的幅值，a为所述速度极限环振荡曲线的幅值，K_I为速度环积分时间常数，C_IV为速度环积分时间常数的预设系数，K_D为速度环微分时间常数，C_DV为速度环微分时间常数的预设系数，ω_u为速度极限环的振荡频率，且T_u为所述速度环继电器模型的振荡周期。

9.如权利要求8所述的用于压缩机的控制参数自整定方法，其特征在于，在所述步骤S4之后，还包括：

控制所述控制系统进入速度环PID调节控制模式，根据所述速度环PID控制器的控制参数进行控制；

采集所述压缩机的三相定子中的两相定子绕组的电流Ia、Ib以计算出三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic，并对所述三相定子绕组的电流Ia、Ib、Ic先后进行Clarke和Park坐标变换以获得直轴电流Id、交轴电流Iq；

根据所述直轴电流Id、交轴电流Iq、直流母线电压以及上一时刻的直轴电压Ud、交轴电压Uq获得所述压缩机的转子位置和转子速度；

根据给定速度指令对所述转子速度进行调节以输出给定的idref、iqref，使得所述直轴电流id、交轴电流iq跟踪所述给定的idref、iqref以获得调节后的直轴电压Ud、交轴电压Uq；

对所述直轴电压Ud、交轴电压Uq进行逆Park坐标变换以获得两相电压Uaifa、Ubeta；

根据所述两相电压Uaifa、Ubeta进行空间矢量脉冲宽度调制以生成PWM信号，并根据所述PWM信号控制所述控制系统中的三相逆变器以输出三相电压Ua、Ub、Uc至所述压缩机。