CN109713977B - 一种速度环控制参数整定方法及装置 - Google Patents

一种速度环控制参数整定方法及装置 Download PDF

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CN109713977B CN201910177536.3A CN201910177536A CN109713977B CN 109713977 B CN109713977 B CN 109713977B CN 201910177536 A CN201910177536 A CN 201910177536A CN 109713977 B CN109713977 B CN 109713977B
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Abstract

本发明公开了一种速度环控制参数整定方法和装置，其中，该方法包括：根据电机速度环参数理论计算公式确定速度环PI控制器的比例参数理论值
Figure DDA0001990083820000011
和积分参数理论值
Figure DDA0001990083820000012
作为速度环整定的比例参数初始值
Figure DDA0001990083820000016
和积分参数初始值
Figure DDA0001990083820000013
根据比例参数初始值
Figure DDA0001990083820000014
和积分参数初始值
Figure DDA0001990083820000015
以及设置的迭代步长和迭代公式在迭代方向上确定误差积分性能评价函数的最小评价值，并在该最小评价值不大于预设阈值时得到对应的积分参数和比例参数。利用本发明，改善速度环控制参数整定效果，不依赖于电机系统的模型，适用性更广，易操作，整定效率高。

Description

一种速度环控制参数整定方法及装置
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种速度环控制参数整定方法及装置。
背景技术
交流同步电机速度控制通常采用速度PI控制器，包含比例参数(P)和积分参数(I)，由于不同应用场合有不同性能需求，为实现良好的控制性能，通常需要根据应用需求重新调整速度环PI控制参数。
速度环PI控制参数整定常用方法有两种：(1)基于模型的理论公式计算法，控制性能由建模的准确性决定，实际模型复杂，误差大；(2)基于经验的整定法，需根据不同应用需要、专业经验制定整定规则，控制性能由专业人员经验决定，适用性较低、效率较低。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种速度环控制参数整定方法，实现参数整定自动化，从而降低劳动成本、提高电机调试效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种速度环控制参数整定方法，所述方法包括：根据电机速度环参数理论计算公式(1)确定速度环PI控制器的比例参数理论值
Figure BDA0001990083800000011
和积分参数理论值
Figure BDA0001990083800000012
作为速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000013
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000014
其中，Ts为速度环控制周期，Tpwm为逆变器时间常数，Tf为速度环低通滤波器的时间常数，J为系统等效至电机轴的转动惯量，Kt为电机转矩系数；
Figure BDA0001990083800000015
根据系统响应要求确定误差积分性能评价函数E(Kp，KI)；其中，
Figure BDA0001990083800000021
p、q为权重因子；设置速度环PI参数整定的迭代步长
Figure BDA0001990083800000022
其中，5％≦m1≦30％、5％≦m2≦30％；根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000023
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000024
以及所述迭代步长
Figure BDA0001990083800000025
确定比例参数KP迭代方向μP；根据所述积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000026
以及迭代公式
Figure BDA0001990083800000027
在所述迭代方向μP上搜索所述误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA0001990083800000028
以确定比例参数
Figure BDA0001990083800000029
根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000210
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000211
以及所述迭代步长
Figure BDA00019900838000000212
确定积分参数KI迭代方向μI；设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000213
根据所述比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000214
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000000215
在所述迭代方向μI上搜索所述误差积分性能评价函数的最小值，以确定积分参数
Figure BDA00019900838000000216
根据计算得到的比例参数
Figure BDA00019900838000000217
和积分参数为
Figure BDA00019900838000000218
确定所述误差积分性能评价函数的最小性能评价值为
Figure BDA00019900838000000219
并判断所述最小性能评价值
Figure BDA00019900838000000220
是否不大于预设的阈值Eth；当
Figure BDA00019900838000000221
不大于预设的阈值Eth时，确定速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000000222
其中，当不满足
Figure BDA00019900838000000223
不大于预设的阈值Eth时，所述方法还包括：分别设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000224
积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000225
其中，设置i＝0、j＝0；然后重新执行根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000226
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000227
以及所述迭代步长
Figure BDA00019900838000000228
确定比例参数KP迭代方向μP步骤。
其中，当不满足
Figure BDA00019900838000000229
时，所述方法还包括：判断整定轮数n是否达到限制的最大整定轮数N；当整定轮数n未达到限制的最大整定轮数N时，分别设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000230
积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000231
其中，设置i＝0、j＝0；然后重新执行根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000232
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000233
以及所述迭代步长
Figure BDA00019900838000000234
确定比例参数KP迭代方向μP的步骤；当整定轮数n已达到限制的最大整定轮数N时，输出当前计算得到的比例参数和积分参数。
其中，m1＝20％、m2＝10％。
其中，所述根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000031
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000032
以及迭代步长
Figure BDA0001990083800000033
确定比例参数KP迭代方向μP，具体包括：根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000034
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000035
以及迭代步长ΔKp分别设置速度环PI控制参数为
Figure BDA0001990083800000036
Figure BDA0001990083800000037
根据相应电机阶跃速度响应，计算所述误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA0001990083800000038
判断评价值
Figure BDA0001990083800000039
Figure BDA00019900838000000310
大小关系：若
Figure BDA00019900838000000311
则计算得到迭代方向μP＝+1，即，迭代方向为正；若
Figure BDA00019900838000000312
则计算得到迭代方向μP＝-1，即，迭代方向为负；若
Figure BDA00019900838000000313
则根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000314
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000315
以及迭代步长ΔKp设置速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000000316
然后计算所述误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000000317
并根据评价值
Figure BDA00019900838000000318
和
Figure BDA00019900838000000319
的大小关系计算迭代方向μP的值，以判断迭代方向。
其中，所述根据积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000320
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000000321
在所述迭代方向μP上搜索误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA00019900838000000322
以确定比例参数
Figure BDA00019900838000000323
具体包括：根据积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000324
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000000325
在迭代方向μP上搜索，计算第i次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000000326
若满足
Figure BDA00019900838000000327
且
Figure BDA00019900838000000328
时，则根据误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA00019900838000000329
确定比例参数为
Figure BDA00019900838000000330
其中，所述设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000331
根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000332
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000333
以及迭代步长
Figure BDA00019900838000000334
确定积分参数KI迭代方向μI，具体包括：根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000335
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000336
以及迭代步长ΔKI分别设置速度环PI控制参数为
Figure BDA0001990083800000041
根据相应电机阶跃速度响应，计算所述误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA0001990083800000042
判断评价值
Figure BDA0001990083800000043
的大小关系：若
Figure BDA0001990083800000044
则计算得到迭代方向μI＝+1，即，迭代方向为正；若
Figure BDA0001990083800000045
则计算得到迭代方向μI＝-1，即，迭代方向为负；若
Figure BDA0001990083800000046
则根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000047
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000048
以及迭代步长ΔKI设置速度环PI控制参数为
Figure BDA0001990083800000049
然后计算所述误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000000410
并根据评价值
Figure BDA00019900838000000411
和
Figure BDA00019900838000000412
的大小关系计算迭代方向μI的值，从而判断迭代方向。
其中，所述设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000413
根据比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000414
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000000415
在迭代方向μI上搜索误差积分性能评价函数的最小值
Figure BDA00019900838000000416
以确定积分参数
Figure BDA00019900838000000417
具体包括：根据比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000418
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000000419
在迭代方向μI上搜索，计算第j次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000000420
若满足
Figure BDA00019900838000000421
且
Figure BDA00019900838000000422
时，则根据误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA00019900838000000423
确定积分参数为
Figure BDA00019900838000000424
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种速度环控制参数整定装置，所述装置包括：赋值模块，用于根据电机速度环参数理论计算公式(1)确定速度环PI控制器的比例参数理论值
Figure BDA00019900838000000425
和积分参数理论值
Figure BDA00019900838000000426
作为速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000427
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000428
其中，Ts为速度环控制周期，Tpwm为逆变器时间常数，Tf为速度环低通滤波器的时间常数，J为系统等效至电机轴的转动惯量，Kt为电机转矩系数；
Figure BDA00019900838000000429
函数确定模块，用于根据系统响应要求确定误差积分性能评价函数E(Kp，KI)；其中，
Figure BDA0001990083800000051
p、q为权重因子；设置模块，用于设置速度环PI参数整定的迭代步长
Figure BDA0001990083800000052
其中，5％≦m1≦30％、5％≦m2≦30％；迭代方向确定模块，用于根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000053
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000054
以及所述迭代步长
Figure BDA0001990083800000055
分别确定比例参数KP迭代方向μP和积分参数KI迭代方向μI；计算模块，用于根据所述积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000056
以及迭代公式
Figure BDA0001990083800000057
在所述迭代方向μP上搜索所述误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA0001990083800000058
以确定比例参数
Figure BDA0001990083800000059
以及根据所述比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000510
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000000511
在所述迭代方向μI上搜索所述误差积分性能评价函数的最小值，以确定积分参数
Figure BDA00019900838000000512
参数确定模块，用于根据计算得到的比例参数
Figure BDA00019900838000000513
和积分参数为
Figure BDA00019900838000000514
确定所述误差积分性能评价函数的最小性能评价值为
Figure BDA00019900838000000515
并当所述最小性能评价值
Figure BDA00019900838000000516
时，确定速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000000517
其中，Eth为预设的阈值Eth。
其中，所述赋值模块还用于当所述参数确定模块确定不满足
Figure BDA00019900838000000518
时，分别设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000519
积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000520
其中，设置i＝0、j＝0。
其中，还包括整定统计模块，用于当所述参数确定模块确定不满足
Figure BDA00019900838000000521
时，判断整定轮数n是否达到限制的最大整定轮数N；当整定轮数n未达到限制的最大整定轮数N时，所述赋值模块分别设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000522
积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000523
当整定轮数n已达到限制的最大整定轮数N时，所述参数确定模块输出当前计算得到的比例参数和积分参数。
其中，所述迭代方向确定模块包括：参数设置子模块，用于根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000524
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000525
以及迭代步长ΔKp和ΔKI分别设置速度环PI控制参数；评价值计算子模块，用于根据相应电机阶跃速度响应，计算所述误差积分性能评价函数的评价值；评价值比较子模块，用于判断所述评价值计算子模块计算得到的评价值大小关系；迭代方向判断子模块，用于根据所述评价值比较子模块的判断结果确定迭代方向。
其中，所述计算模块包括：搜索子模块，用于根据积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000061
以及迭代公式
Figure BDA0001990083800000062
在迭代方向μP上搜索，计算第i次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA0001990083800000063
以及设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000064
根据比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000065
以及迭代公式
Figure BDA0001990083800000066
在迭代方向μI上搜索，计算第j次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA0001990083800000067
判断子模块，用于判断评价值
Figure BDA0001990083800000068
和
Figure BDA0001990083800000069
是否为最小值；参数确定子模块，用于根据所述判断子模块的判断结果确定比例参数。
以上方案中，根据电机速度环参数理论计算公式确定整定初始值，基于速度误差积分性能指标，将比例参数和积分参数轮换迭代，经一轮轮迭代搜索出满足应用要求的控制参数，从而实现速度环控制参数自动整定的目的，不依赖于专业人员的经验，整定效率高、适用性更广。同时本发明的速度环控制参数整定，不依赖于电机系统的模型，整定准确率高、且易操作。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中的一种速度环控制参数整定方法的流程示意图；
图2是本发明实施方式中的确定比例参数KP迭代方向μP的方法的流程示意图；
图3是本发明实施方式中的确定比例参数
Figure BDA00019900838000000610
的方法的流程示意图；
图4是本发明实施方式中的确定积分参数KI迭代方向μI的方法的流程示意图；
图5是本发明实施方式中的确定积分参数
Figure BDA00019900838000000611
的方法的流程示意图；
图6是本发明第二实施方式中的一种速度环控制参数整定方法的流程示意图；
图7是本发明第一实施方式中的一种速度环控制参数整定装置的功能模块结构示意图；
图8是本发明实施方式中的迭代方向确定模块的功能模块结构示意图；
图9是本发明实施方式中的计算模块的功能模块结构示意图；
图10是本发明第二实施方式中的一种速度环控制参数整定装置的功能模块结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
请参阅图1，为本发明第一实施方式中的一种速度环控制参数整定方法的流程示意图，该方法包括如下步骤。
步骤S10，根据电机速度环参数理论计算公式(1)确定速度环PI控制器的比例参数理论值和积分参数理论值，作为速度环参数整定的比例参数初始值和积分参数初始值。
Figure BDA0001990083800000071
其中，
Figure BDA0001990083800000072
为比例参数理论值，
Figure BDA0001990083800000073
为积分参数理论值，
Figure BDA0001990083800000074
为比例参数初始值，
Figure BDA0001990083800000075
为积分参数初始值，Ts为速度环控制周期，Tpwm为逆变器时间常数，Tf为速度环低通滤波器的时间常数，J为系统等效至电机轴的转动惯量，Kt为电机转矩系数。
该速度环PI控制器是被测电机驱动器内部速度控制闭环的PI控制器，PI控制器比例参数和积分参数就是所需要整定的速度环控制参数。
在本实施方式中，速度环低通滤波器的时间常数Tf、速度环控制周期Ts、以及逆变器时间常数Tpwm是根据电机驱动器控制周期及滤波参数得到；电机转矩系数Kt是根据电磁转矩与电机相电流比值确定，即，根据公式
Figure BDA0001990083800000081
计算电机转矩系数Kt，其中，Te为电机电磁转矩，I为电机相电流平均值；转动惯量J可利用直接计算法、加减速法、递推最小二乘法、扩展卡尔曼滤波算法、模型参考自适应辨识等惯量辨识法等进行计算，例如，直接计算法：根据公式J＝mr2计算转动惯量J，其中，m为电机轴质量，r为电机轴半径；加减速法：根据公式
Figure BDA0001990083800000082
计算转动惯量J，其中，t为时间，w为电机转速。
具体地，如上述内容可知，在步骤S10之前，即，根据电机速度环参数理论计算公式(1)确定速度环PI控制器的比例参数理论值和积分参数理论值，作为速度环参数整定的比例参数初始值和积分参数初始值之前，该方法还包括：
电机驱动器获取速度环低通滤波器的时间常数Tf、速度环控制周期Ts、以及逆变器时间常数Tpwm，采集被测电机包括电磁转矩Te、电机相电流的工作参数以计算电机转矩系数Kt，以及采集被测电机包括电机轴质量m、电机轴半径r的工作参数(或者电机工作时间t、电机转速w)以计算转动惯量J。
步骤S11，根据系统响应要求确定误差积分性能评价函数。
其中，误差积分性能评价函数
Figure BDA0001990083800000083
p、q为权重因子。
具体地，给定周期性阶跃速度指令作为速度驱动指令，以误差积分性能评价函数E(Kp，KI)作为速度环参数整定的评价函数，根据被测电机速度响应时间、超调误差要求，设定权重因子p、q。
进一步地，被测电机速度响应时间、超调误差要求是根据应用场合确定的。
其中，权重因子p、q在1～100内取值。权重因子p用于强化阶跃响应正向误差，缩短响应调节时间，权重因子q用于强化阶跃响应超调误差。当评价函数值越小，说明越接近所要求的响应性能。根据对系统响应要求选择适当的误差积分性能评价函数，作为速度环PI参数轮换整定的目标函数，当评价函数值最小时，则表示此速度环PI参数下最接近所要求系统响应性能。
步骤S12，设置速度环PI参数整定的迭代步长
Figure BDA0001990083800000091
Figure BDA0001990083800000092
其中，5％≦m1≦30％、5％≦m2≦30％。
具体地，迭代步长选定会影响速度环PI参数整定时间和整定效果：迭代步长小，整定效果较好，但整定时间长；迭代步长太大，则可能无法达到整定效果。因此，迭代步长根据速度环参数整定的初始值确定，即，在速度环参数整定初始值的5％-30％范围内选取。在本实施方式中，m1＝20％、m2＝10％，即，
Figure BDA0001990083800000093
步骤S13，根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000094
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000095
以及迭代步长
Figure BDA0001990083800000096
确定比例参数Kp迭代方向μp。
具体地，请同时参阅图2，步骤S13，即，根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000097
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000098
以及迭代步长
Figure BDA0001990083800000099
确定比例参数KP迭代方向μP，具体通过如下步骤实现：
步骤S131，根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000910
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000911
以及迭代步长ΔKp分别设置速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000000912
Figure BDA00019900838000000913
步骤S132，根据相应电机阶跃速度响应，计算该误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000000914
步骤S133，判断评价值
Figure BDA00019900838000000915
大小关系：若
Figure BDA00019900838000000916
则进入步骤S134；若
Figure BDA00019900838000000917
则进入步骤S135；若
Figure BDA00019900838000000918
则进入步骤S136；
步骤S134，计算得到迭代方向μP＝+1，即，迭代方向为正；
步骤S135，计算得到迭代方向μP＝-1，即，迭代方向为负；
步骤S136，根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000000919
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000000920
以及迭代步长ΔKp设置速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000000921
然后返回步骤S132，以计算该误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA0001990083800000101
再次根据评价值
Figure BDA0001990083800000102
和
Figure BDA0001990083800000103
的大小关系计算迭代方向μP的值，从而判断迭代方向。
步骤S14，根据积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000104
以及迭代公式
Figure BDA0001990083800000105
在迭代方向μP上搜索误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA0001990083800000106
以确定比例参数
Figure BDA0001990083800000107
具体地，请同时参阅图3，步骤S14，即，根据积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000108
以及迭代公式
Figure BDA0001990083800000109
在所述迭代方向μP上搜索误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA00019900838000001010
以确定比例参数
Figure BDA00019900838000001011
具体通过如下步骤实现：
步骤S141，根据积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001012
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000001013
在迭代方向μP上搜索，计算第i次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000001014
步骤S142，判断评价值
Figure BDA00019900838000001015
大小关系：若
Figure BDA00019900838000001016
且
Figure BDA00019900838000001017
时，则进入步骤S143；否则，返回步骤S141；
步骤S143，根据误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA00019900838000001018
确定比例参数为
Figure BDA00019900838000001019
步骤S15，设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001020
根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001021
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001022
以及迭代步长
Figure BDA00019900838000001023
确定积分参数KI迭代方向μI。
具体地，请同时参阅图4，步骤S15，即，根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001024
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001025
以及迭代步长
Figure BDA00019900838000001026
确定积分参数KI迭代方向μI，具体通过如下步骤实现：
步骤S151，设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001027
根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001028
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001029
以及迭代步长ΔKI分别设置速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000001030
步骤S152，根据相应电机阶跃速度响应，计算该误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA0001990083800000111
步骤S153，判断评价值
Figure BDA0001990083800000112
的大小关系：若
Figure BDA0001990083800000113
则进入步骤S154；若
Figure BDA0001990083800000114
Figure BDA0001990083800000115
则进入步骤S155；若
Figure BDA0001990083800000116
则进入步骤S156；
步骤S154，计算得到迭代方向μI＝+1，即，迭代方向为正；
步骤S155，计算得到迭代方向μI＝-1，即，迭代方向为负；
步骤S156，根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000117
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000118
以及迭代步长ΔKI设置速度环PI控制参数为
Figure BDA0001990083800000119
然后返回步骤S152，以计算该误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000001110
再次根据评价值
Figure BDA00019900838000001111
和
Figure BDA00019900838000001112
的大小关系计算迭代方向μI的值，从而判断迭代方向。
步骤S16，根据比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001113
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000001114
在迭代方向μI上搜索误差积分性能评价函数的最小值
Figure BDA00019900838000001115
以确定积分参数
Figure BDA00019900838000001116
具体地，请同时参阅图5，步骤S16，即，根据比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001117
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000001118
在迭代方向μI上搜索误差积分性能评价函数的最小值，以确定积分参数
Figure BDA00019900838000001119
具体通过如下步骤实现：
步骤S161，根据比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001120
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000001121
在迭代方向μI上搜索，计算第j次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000001122
步骤S162，判断评价值
Figure BDA00019900838000001123
大小关系：若
Figure BDA00019900838000001124
且
Figure BDA00019900838000001125
时，则进入步骤S163；否则，返回步骤S161；
步骤S163，根据误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA00019900838000001126
确定积分参数为
Figure BDA00019900838000001127
步骤S17，根据计算得到的比例参数
Figure BDA00019900838000001128
和积分参数为
Figure BDA00019900838000001129
确定误差积分性能评价函数的最小性能评价值为
Figure BDA00019900838000001130
判断该最小性能评价值
Figure BDA0001990083800000121
是否不大于预设的阈值Eth：若满足
Figure BDA0001990083800000122
时，则进入步骤S18；否则，进入步骤S19。
其中，预设的阈值Eth根据设置的目标速度指令、评价函数、响应时间和超调误差要求取值。
步骤S18，确定速度环PI控制参数为
Figure BDA0001990083800000123
整定完成。流程结束。
整定完成后，电机驱动器根据速度环PI控制参数
Figure BDA0001990083800000124
驱动电机工作，使电机根据需求进行工作。
满足
Figure BDA0001990083800000125
时，说明计算得到的速度环比例参数
Figure BDA0001990083800000126
和积分参数
Figure BDA0001990083800000127
符合系统响应要求，则输出相应参数
Figure BDA0001990083800000128
整定完成。
进一步地，当满足
Figure BDA0001990083800000129
时，设置速度环PI参数为
Figure BDA00019900838000001210
再次运行电机计算性能评价值，若连续五次计算的性能评价值
Figure BDA00019900838000001211
则速度环比例参数
Figure BDA00019900838000001212
和积分参数
Figure BDA00019900838000001213
符合系统响应要求，输出相应参数
Figure BDA00019900838000001214
整定完成。
步骤S19，分别设置速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001215
积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001216
其中，设置i＝0、j＝0；然后，返回步骤S13。
当不满足
Figure BDA00019900838000001217
时，说明计算得到的速度环比例参数
Figure BDA00019900838000001218
和积分参数
Figure BDA00019900838000001219
不符合系统响应要求，此时赋值下一轮参数整定初始值
Figure BDA00019900838000001220
执行下一轮比例参数和积分参数整定，直至计算得到的速度环比例参数
Figure BDA00019900838000001221
和积分参数
Figure BDA00019900838000001222
符合系统响应要求。
请参阅图6，为本发明第二实施方式中的一种速度环控制参数整定方法的流程示意图，该方法相对于第一实施方式中的速度环控制参数整定方法，在分别设置速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001223
积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001224
的步骤之前，还包括如下步骤。
S209，判断整定轮数n是否达到限制的最大整定轮数N；若是，则输出当前计算得到的速度环PI整定参数，然后流程结束；否则，进入步骤S210；
步骤S210，分别设置速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000131
积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000132
其中，设置i＝0、j＝0；然后，返回步骤S203。
当整定轮数n达到限制的最大整定轮数N，仍无法满足阈值Eth要求，则说明无法整定到所要求的响应性能，将当前整定的速度环比例参数
Figure BDA0001990083800000133
和积分参数
Figure BDA0001990083800000134
输出，整定结束。
请参阅图7，为本发明第一实施方式中的一种速度环控制参数整定装置的功能模块结构示意图，该装置30包括：
赋值模块31，用于根据电机速度环参数理论计算公式(1)确定速度环PI控制器的比例参数理论值
Figure BDA0001990083800000135
和积分参数理论值
Figure BDA0001990083800000136
作为速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000137
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000138
其中，Ts为速度环控制周期，Tpwm为逆变器时间常数，Tf为速度环低通滤波器的时间常数，J为系统等效至电机轴的转动惯量，Kt为电机转矩系数。
Figure BDA0001990083800000139
在本实施方式中，速度环低通滤波器的时间常数Tf、速度环控制周期Ts、以及逆变器时间常数Tpwm是根据电机驱动器控制周期及滤波参数得到；电机转矩系数Kt是根据电磁转矩与电机相电流比值确定，即，根据公式
Figure BDA00019900838000001310
计算电机转矩系数Kt，其中，Te为电机电磁转矩，I为电机相电流平均值；转动惯量J可利用直接计算法、加减速法、递推最小二乘法、扩展卡尔曼滤波算法、模型参考自适应辨识等惯量辨识法等进行计算。
函数确定模块32，用于根据系统响应要求确定误差积分性能评价函数E(Kp，KI)；其中，
Figure BDA00019900838000001311
p、q为权重因子；其中，权重因子p、q在1～100内取值。权重因子p用于强化阶跃响应正向误差，缩短响应调节时间，权重因子q用于强化阶跃响应超调误差。当评价函数值越小，说明越接近所要求的响应性能。
设置模块33，用于设置速度环PI参数整定的迭代步长
Figure BDA0001990083800000141
Figure BDA0001990083800000142
其中，5％≦m1≦30％、5％≦m2≦30％。在本实施方式中，m1＝20％、m2＝10％，即，
Figure BDA0001990083800000143
迭代方向确定模块34，用于根据该速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000144
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000145
以及所述迭代步长
Figure BDA0001990083800000146
分别确定比例参数KP迭代方向μP和积分参数KI迭代方向μI。
计算模块35，用于根据积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000147
以及迭代公式
Figure BDA0001990083800000148
在迭代方向μP上搜索所述误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure BDA0001990083800000149
以确定比例参数
Figure BDA00019900838000001410
以及根据比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001411
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000001412
在迭代方向μI上搜索该误差积分性能评价函数的最小值，以确定积分参数
Figure BDA00019900838000001413
参数确定模块36，用于根据计算得到的比例参数
Figure BDA00019900838000001414
和积分参数
Figure BDA00019900838000001415
确定误差积分性能评价函数的最小性能评价值为
Figure BDA00019900838000001416
并判断该最小性能评价值
Figure BDA00019900838000001417
是否不大于预设的阈值Eth：当满足
Figure BDA00019900838000001418
时，确定速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000001419
该赋值模块31还用于当参数确定模块36确定不满足
Figure BDA00019900838000001420
Figure BDA00019900838000001421
时，分别设置该速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001422
积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001423
其中，设置i＝0、j＝0。然后，由该速度环参数整定装置开始下一轮的参数整定，直至整定计算得到的最小性能评价值满足不大于预设的阈值Eth的条件，则此时输出当前计算得到的比例参数和积分参数，以完成整定。
进一步地，请同时参阅图8，该迭代方向确定模块34具体包括：
参数设置子模块341，用于根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001424
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001425
以及迭代步长ΔKp和ΔKI分别设置速度环PI控制参数；具体地，对应迭代步长ΔKp设置速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000001426
Figure BDA00019900838000001427
对应迭代步长ΔKI设置速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000001428
Figure BDA00019900838000001429
评价值计算子模块342，用于根据相应电机阶跃速度响应，计算该误差积分性能评价函数的评价值；具体地，根据设置的速度环PI控制参数
Figure BDA0001990083800000151
计算误差积分性能评价函数的评价值为
Figure BDA0001990083800000152
根据设置的速度环PI控制参数
Figure BDA0001990083800000153
Figure BDA0001990083800000154
计算误差积分性能评价函数的评价值为
Figure BDA0001990083800000155
Figure BDA0001990083800000156
评价值比较子模块343，用于判断计算得到的评价值大小关系；
迭代方向判断子模块344，用于根据评价值比较子模块343的判断结果确定迭代方向，具体地：
若
Figure BDA0001990083800000157
则计算得到迭代方向μP＝+1，即，迭代方向为正；
若
Figure BDA0001990083800000158
则计算得到迭代方向μP＝-1，即，迭代方向为负；
若
Figure BDA0001990083800000159
则计算得到迭代方向μI＝+1，即，迭代方向为正；
若
Figure BDA00019900838000001510
则计算得到迭代方向μI＝-1，即，迭代方向为负；
进一步地，当评价值比较子模块343的判断结果为计算得到的评价值相等时，该参数设置子模块341还用于根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001511
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001512
以及迭代步长ΔKp和ΔKI继续迭代以设置速度环PI控制参数。
重新设置速度环PI控制参数后，由评价值计算子模块342再次计算该误差积分性能评价函数的评价值，使得迭代方向判断子模块344根据评价值比较子模块343的判断结果，判断迭代方向。具体地：
若
Figure BDA00019900838000001513
则参数设置子模块341根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001514
和积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001515
以及迭代步长ΔKp设置速度环PI控制参数为
Figure BDA00019900838000001516
评价值计算子模块342计算该误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000001517
该迭代方向判断子模块344再次根据评价值
Figure BDA00019900838000001518
和
Figure BDA00019900838000001519
的大小关系计算迭代方向μP的值，从而判断迭代方向。
若
Figure BDA0001990083800000161
则参数设置子模块341根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA0001990083800000162
和积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000163
以及迭代步长ΔKI设置速度环PI控制参数为
Figure BDA0001990083800000164
该评价值计算子模块342计算该误差积分性能评价函数的评价值为
Figure BDA0001990083800000165
该迭代方向判断子模块344再次根据评价值
Figure BDA0001990083800000166
和
Figure BDA0001990083800000167
的大小关系计算迭代方向μI的值，从而判断迭代方向。
进一步地，请同时参阅图9，该计算模块35包括：
搜索子模块351，用于根据积分参数初始值
Figure BDA0001990083800000168
以及迭代公式
Figure BDA0001990083800000169
在迭代方向μP上搜索，计算第i次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000001610
以及根据比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001611
以及迭代公式
Figure BDA00019900838000001612
在迭代方向μI上搜索，计算第j次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure BDA00019900838000001613
判断子模块352，用于判断评价值
Figure BDA00019900838000001614
是否满足
Figure BDA00019900838000001615
Figure BDA00019900838000001616
且
Figure BDA00019900838000001617
以确定所述评价值
Figure BDA00019900838000001618
是否为最小值；以及判断评价值
Figure BDA00019900838000001619
是否满足
Figure BDA00019900838000001620
且
Figure BDA00019900838000001621
以确定所述评价值
Figure BDA00019900838000001622
是否为最小值；
参数确定子模块353，用于根据所述判断子模块352的判断结果确定比例参数和积分参数。具体地，当评价值
Figure BDA00019900838000001623
和
Figure BDA00019900838000001624
为最小值时，确定对应的比例参数为
Figure BDA00019900838000001625
积分参数为
Figure BDA00019900838000001626
请参阅图10，为本发明第二实施方式中的一种速度环控制参数整定装置的功能模块结构示意图，相对于第一实施方式中的速度环控制参数整定装置，该装置40还包括：
整定统计模块47，用于当不满足
Figure BDA00019900838000001627
时，判断整定轮数n是否达到限制的最大整定轮数N；
当整定轮数n未达到限制的最大整定轮数N时，该赋值模块41分别设置速度环参数整定的比例参数初始值
Figure BDA00019900838000001628
积分参数初始值
Figure BDA00019900838000001629
然后由该速度环参数整定装置如上所述的开始下一轮的参数整定，直至整定计算得到的最小性能评价值满足不大于预设的阈值Eth的条件，则此时输出当前计算得到的比例参数和积分参数，以完成整定。
当整定轮数n已达到限制的最大整定轮数N时，所述参数确定模块36输出当前计算得到的比例参数和积分参数，整定结束。
如上所述，本发明提供的一种速度环控制参数整定方法和装置，根据电机速度环参数理论计算公式确定整定初始值，基于速度误差积分性能指标，将比例参数和积分参数轮换迭代，经一轮轮迭代搜索出满足应用要求的控制参数，从而实现速度环控制参数自动整定的目的，不依赖于专业人员的经验，整定效率高、适用性更广。同时本发明的速度环控制参数整定，不依赖于电机系统的模型，整定准确率高、且易操作。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种速度环控制参数整定方法，其特征在于，所述方法包括：
根据电机速度环参数理论计算公式(1)确定速度环PI控制器的比例参数理论值
Figure FDA0001990083790000011
和积分参数理论值
Figure FDA0001990083790000012
作为速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA0001990083790000013
和积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000014
其中，Ts为速度环控制周期，Tpwm为逆变器时间常数，Tf为速度环低通滤波器的时间常数，J为系统等效至电机轴的转动惯量，Kt为电机转矩系数；
Figure FDA0001990083790000015
根据系统响应要求确定误差积分性能评价函数E(Kp，KI)；其中，
Figure FDA0001990083790000016
p、q为权重因子；
设置速度环PI参数整定的迭代步长
Figure FDA0001990083790000017
其中，5％≦m1≦30％、5％≦m2≦30％；
根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA0001990083790000018
和积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000019
以及所述迭代步长
Figure FDA00019900837900000110
确定比例参数KP迭代方向μP；
根据所述积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000111
以及迭代公式
Figure FDA00019900837900000112
在所述迭代方向μP上搜索所述误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure FDA00019900837900000113
以确定比例参数
Figure FDA00019900837900000114
设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000115
根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000116
和积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000117
以及所述迭代步长
Figure FDA00019900837900000118
确定积分参数KI迭代方向μI；
根据所述比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000119
以及迭代公式
Figure FDA00019900837900000120
在所述迭代方向μI上搜索所述误差积分性能评价函数的最小值，以确定积分参数
Figure FDA00019900837900000121
根据计算得到的比例参数
Figure FDA0001990083790000021
和积分参数为
Figure FDA0001990083790000022
确定所述误差积分性能评价函数的最小性能评价值为
Figure FDA0001990083790000023
并判断所述最小性能评价值
Figure FDA0001990083790000024
是否不大于预设的阈值Eth；以及
当
Figure FDA0001990083790000025
不大于预设的阈值Eth时，确定速度环PI控制参数为
Figure FDA0001990083790000026
2.根据权利要求1所述的速度环控制参数整定方法，其特征在于，当不满足
Figure FDA0001990083790000027
不大于预设的阈值Eth时，所述方法还包括：
分别设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA0001990083790000028
积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000029
其中，设置i＝0、j＝0；然后重新执行根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000210
和积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000211
以及所述迭代步长
Figure FDA00019900837900000212
确定比例参数KP迭代方向μP步骤。
3.根据权利要求1所述的速度环控制参数整定方法，其特征在于，当不满足
Figure FDA00019900837900000213
时，所述方法还包括：
判断整定轮数n是否达到限制的最大整定轮数N；
当整定轮数n未达到限制的最大整定轮数N时，分别设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000214
积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000215
其中，设置i＝0、j＝0；然后重新执行根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000216
和积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000217
以及所述迭代步长
Figure FDA00019900837900000218
确定比例参数KP迭代方向μP的步骤；
当整定轮数n已达到限制的最大整定轮数N时，输出当前计算得到的比例参数和积分参数。
4.根据权利要求1所述的速度环控制参数整定方法，其特征在于，m1＝20％、m2＝10％。
5.根据权利要求1所述的速度环控制参数整定方法，其特征在于，所述根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000219
和积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000220
以及迭代步长
Figure FDA00019900837900000221
确定比例参数KP迭代方向μP，具体包括：
根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000222
和积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000223
以及迭代步长ΔKp分别设置速度环PI控制参数为
Figure FDA00019900837900000224
Figure FDA0001990083790000031
根据相应电机阶跃速度响应，计算所述误差积分性能评价函数的评价值
Figure FDA0001990083790000032
判断评价值
Figure FDA0001990083790000033
大小关系：
若
Figure FDA0001990083790000034
则得到迭代方向μP＝+1，即，迭代方向为正；
若
Figure FDA0001990083790000035
则得到迭代方向μP＝-1，即，迭代方向为负；
若
Figure FDA0001990083790000036
则根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA0001990083790000037
和积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000038
以及迭代步长ΔKp设置速度环PI控制参数为
Figure FDA0001990083790000039
然后计算所述误差积分性能评价函数的评价值
Figure FDA00019900837900000310
并根据评价值
Figure FDA00019900837900000311
和
Figure FDA00019900837900000312
的大小关系计算迭代方向μP的值，以判断迭代方向。
6.根据权利要求5所述的速度环控制参数整定方法，其特征在于，所述根据积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000313
以及迭代公式
Figure FDA00019900837900000314
在所述迭代方向μP上搜索误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure FDA00019900837900000315
以确定比例参数
Figure FDA00019900837900000316
具体包括：
根据积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000317
以及迭代公式
Figure FDA00019900837900000318
在迭代方向μP上搜索，计算第i次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure FDA00019900837900000319
若满足
Figure FDA00019900837900000320
且
Figure FDA00019900837900000321
时，则根据误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure FDA00019900837900000322
确定比例参数为
Figure FDA00019900837900000323
7.根据权利要求1所述的速度环控制参数整定方法，其特征在于，设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000324
所述根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000325
和积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000326
以及迭代步长
Figure FDA00019900837900000327
确定积分参数KI迭代方向μI，具体包括：
设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000328
根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000329
和积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000330
以及迭代步长ΔKI分别设置速度环PI控制参数为
Figure FDA0001990083790000041
根据相应电机阶跃速度响应，计算所述误差积分性能评价函数的评价值
Figure FDA0001990083790000042
判断评价值
Figure FDA0001990083790000043
的大小关系：
若
Figure FDA0001990083790000044
则计算得到迭代方向μI＝+1，即，迭代方向为正；
若
Figure FDA0001990083790000045
则计算得到迭代方向μI＝-1，即，迭代方向为负；
若
Figure FDA0001990083790000046
则根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA0001990083790000047
和积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000048
以及迭代步长ΔKI设置速度环PI控制参数为
Figure FDA0001990083790000049
然后计算所述误差积分性能评价函数的评价值
Figure FDA00019900837900000410
并根据评价值
Figure FDA00019900837900000411
和
Figure FDA00019900837900000412
的大小关系计算迭代方向μI的值，从而判断迭代方向。
8.根据权利要求7所述的速度环控制参数整定方法，其特征在于，所述根据比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000413
以及迭代公式
Figure FDA00019900837900000414
在迭代方向μI上搜索误差积分性能评价函数的最小值
Figure FDA00019900837900000415
以确定积分参数
Figure FDA00019900837900000416
具体包括：
根据比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000417
以及迭代公式
Figure FDA00019900837900000418
在迭代方向μI上搜索，计算第j次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure FDA00019900837900000419
若满足
Figure FDA00019900837900000420
且
Figure FDA00019900837900000421
时，则根据误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure FDA00019900837900000422
确定积分参数为
Figure FDA00019900837900000423
9.一种速度环控制参数整定装置，其特征在于，所述装置包括：
赋值模块，用于根据电机速度环参数理论计算公式(1)确定速度环PI控制器的比例参数理论值
Figure FDA00019900837900000424
和积分参数理论值
Figure FDA00019900837900000425
作为速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000426
和积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000427
其中，Ts为速度环控制周期，Tpwm为逆变器时间常数，Tf为速度环低通滤波器的时间常数，J为系统等效至电机轴的转动惯量，Kt为电机转矩系数；
Figure FDA0001990083790000051
函数确定模块，用于根据系统响应要求确定误差积分性能评价函数E(Kp，KI)；其中，
Figure FDA0001990083790000052
p、q为权重因子；
设置模块，用于设置速度环PI参数整定的迭代步长
Figure FDA0001990083790000053
Figure FDA0001990083790000054
其中，5％≦m1≦30％、5％≦m2≦30％；
迭代方向确定模块，用于根据所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA0001990083790000055
和积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000056
以及所述迭代步长
Figure FDA0001990083790000057
分别确定比例参数KP迭代方向μP和积分参数KI迭代方向μI；
计算模块，用于根据所述积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000058
以及迭代公式
Figure FDA0001990083790000059
在所述迭代方向μP上搜索所述误差积分性能评价函数评价值的最小值
Figure FDA00019900837900000510
以确定比例参数
Figure FDA00019900837900000511
以及设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000512
根据所述比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000513
以及迭代公式
Figure FDA00019900837900000514
在所述迭代方向μI上搜索所述误差积分性能评价函数的最小值，以确定积分参数
Figure FDA00019900837900000515
参数确定模块，用于根据计算得到的比例参数
Figure FDA00019900837900000516
和积分参数为
Figure FDA00019900837900000517
确定所述误差积分性能评价函数的最小性能评价值为
Figure FDA00019900837900000518
并当所述最小性能评价值
Figure FDA00019900837900000519
时，确定速度环PI控制参数为
Figure FDA00019900837900000520
其中，Eth为预设的阈值Eth。
10.根据权利要求9所述的速度环控制参数整定装置，其特征在于，所述赋值模块还用于当所述参数确定模块确定不满足
Figure FDA00019900837900000521
时，分别设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000522
积分参数初始值
Figure FDA00019900837900000523
其中，设置i＝0、j＝0。
11.根据权利要求10所述的速度环控制参数整定装置，其特征在于，还包括整定统计模块，用于当所述参数确定模块确定不满足
Figure FDA0001990083790000061
≤Eth时，判断整定轮数n是否达到限制的最大整定轮数N；
当整定轮数n未达到限制的最大整定轮数N时，所述赋值模块分别设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA0001990083790000062
积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000063
当整定轮数n已达到限制的最大整定轮数N时，所述参数确定模块输出当前计算得到的比例参数和积分参数。
12.根据权利要求9所述的速度环控制参数整定装置，其特征在于，所述迭代方向确定模块包括：
参数设置子模块，用于根据速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA0001990083790000064
和积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000065
以及迭代步长ΔKp和ΔKI分别设置速度环PI控制参数；
评价值计算子模块，用于根据相应电机阶跃速度响应，计算所述误差积分性能评价函数的评价值；
评价值比较子模块，用于判断所述评价值计算子模块计算得到的评价值大小关系；
迭代方向判断子模块，用于根据所述评价值比较子模块的判断结果确定迭代方向。
13.根据权利要求12所述的速度环控制参数整定装置，其特征在于，所述计算模块包括：
搜索子模块，用于根据积分参数初始值
Figure FDA0001990083790000066
以及迭代公式
Figure FDA0001990083790000067
在迭代方向μP上搜索，计算第i次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure FDA0001990083790000068
以及设置所述速度环参数整定的比例参数初始值
Figure FDA0001990083790000069
根据比例参数初始值
Figure FDA00019900837900000610
以及迭代公式
Figure FDA00019900837900000611
在迭代方向μI上搜索，计算第j次迭代的误差积分性能评价函数的评价值
Figure FDA00019900837900000612
判断子模块，用于判断评价值是否为最小值；
参数确定子模块，用于根据所述判断子模块的判断结果确定比例参数。
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