CN113315449B - 开关磁阻电机低速变载控制方法、装置及开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关磁阻电机低速变载控制方法、装置及开关磁阻电机。该方法包括下述步骤：S1、实时获取开关磁阻电机的反馈转速，由反馈转速和参考转速的差值得到误差幅值Err，由当前误差幅值Err和已存储的上一误差幅值Err的差值得到误差变化幅值DErr；S2、根据误差幅值Err和误差变化幅值DErr调整开关磁阻电机的比例系数KP和积分系数KI。本发明PI控制的参数随电机运行状态的不同自动调整，可有效减小启动、变载、升降速时的超调值，并增加系统的响应速度。

Description

开关磁阻电机低速变载控制方法、装置及开关磁阻电机

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机领域，更具体地说，涉及一种开关磁阻电机低速变载控制方法、装置及开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机是是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代调速系统，它的结构简单坚固，调速范围宽，系统可靠性高。完整系统主要有电机实体、功率变换器、控制器与位置检测器等部分组成。控制器内包含功率变换器和控制电路，而转子位置检测器则安装在电机的一端。

PI控制是一种线性控制，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。其中KP为比例系数，KI为积分系数，积分调节作用是使系统消除稳态误差,提高无误差度，比例调节作用是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。

开关磁阻电机在低速变载启动及运行时，传统PI控制难以根据系统的变化实时调整合适的比例系数KP和积分系数KI，导致轻载启动过冲，重载时启动过慢，及运行过程中变载响应不及时导致卡顿问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种开关磁阻电机低速变载控制方法、装置及开关磁阻电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种开关磁阻电机低速变载控制方法，包括下述步骤：

S1、实时获取开关磁阻电机的反馈转速，由所述反馈转速和参考转速的差值得到误差幅值Err，由当前误差幅值Err和已存储的上一误差幅值Err的差值得到误差变化幅值DErr；

S2、根据所述误差幅值Err和所述误差变化幅值DErr调整开关磁阻电机的比例系数KP和积分系数KI。

进一步，在本发明所述的开关磁阻电机低速变载控制方法中，所述步骤S2包括：

S21、若所述误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0。

进一步，在本发明所述的开关磁阻电机低速变载控制方法中，在所述步骤S21之后还包括：

S22、间隔预设时间后重新执行所述步骤S1，若所述误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则所述比例系数KP在当前值基础上增加一个所述第一比例系数调整值DKP1。

进一步，在本发明所述的开关磁阻电机低速变载控制方法中，所述步骤S2包括：

S23、若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr大于第一预设误差变化幅值DErr1，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；其中所述第一预设误差幅值Err1大于所述第二预设误差幅值Err2。

进一步，在本发明所述的开关磁阻电机低速变载控制方法中，所述步骤S2包括：

S24、若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr小于第一预设误差变化幅值DErr1，且所述误差变化幅值DErr大于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；其中所述第一预设误差幅值Err1大于所述第二预设误差幅值Err2，所述第一预设误差变化幅值DErr1大于所述第二预设误差变化幅值DErr2。

进一步，在本发明所述的开关磁阻电机低速变载控制方法中，所述步骤S2包括：

S25、若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr小于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0；其中所述第一预设误差幅值Err1大于所述第二预设误差幅值Err2。

进一步，在本发明所述的开关磁阻电机低速变载控制方法中，所述步骤S2包括：

S26、若所述误差幅值Err小于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr不大于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第二比例系数调整值DKP2之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第二积分系数调整值DKI2之和。

另外，本发明还提供一种开关磁阻电机低速变载控制装置，包括：

参数采集单元，用于实时获取开关磁阻电机的反馈转速，由所述反馈转速和参考转速的差值得到误差幅值Err，由当前误差幅值Err和已存储的上一误差幅值Err的差值得到误差变化幅值DErr；

调整模块，用于根据所述误差幅值Err和所述误差变化幅值DErr调整开关磁阻电机的比例系数KP和积分系数KI。

进一步，在本发明所述的开关磁阻电机低速变载控制装置中，所述调整模块包括：

第一调整单元，用于若所述误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0；间隔预设时间后重新执行所述参数采集单元，若所述误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则所述比例系数KP在当前值基础上增加一个所述第一比例系数调整值DKP1；

第二调整单元，用于若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr大于第一预设误差变化幅值DErr1，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；

第三调整单元，用于若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr小于第一预设误差变化幅值DErr1，且所述误差变化幅值DErr大于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；

第四调整单元，用于若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr小于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0；

第五调整单元，用于若所述误差幅值Err小于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr不大于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第二比例系数调整值DKP2之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第二积分系数调整值DKI2之和；

其中，所述第一预设误差幅值Err1大于所述第二预设误差幅值Err2，所述第一预设误差变化幅值DErr1大于所述第二预设误差变化幅值DErr2；所述第一比例系数调整值DKP1小于所述第二比例系数调整值DKP2，所述第一积分系数调整值DKI1小于所述第二积分系数调整值DKI2。

另外，本发明还提供一种开关磁阻电机，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现如上述的开关磁阻电机低速变载控制方法。

实施本发明的一种开关磁阻电机低速变载控制方法、装置及开关磁阻电机，具有以下有益效果：本发明PI控制的参数随电机运行状态的不同自动调整，可有效减小启动、变载、升降速时的超调值，并增加系统的响应速度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例提供的一种开关磁阻电机低速变载控制方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的一种开关磁阻电机低速变载控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

在一优选实施例中，参考图1，本实施例的开关磁阻电机低速变载控制方法包括下述步骤：

S1、实时获取开关磁阻电机的反馈转速，由反馈转速和参考转速的差值得到误差幅值Err，由当前误差幅值Err和已存储的上一误差幅值Err的差值得到误差变化幅值DErr。具体的，开关磁阻电机开始运转后使用转速传感器实时获取开关磁阻电机的当前实际转速，将当前实际转速作为反馈转速。开关磁阻电机中预存有电机工作参数与转速的对照表，根据开关磁阻电机当前工作参数查找对照表得到参考转速，即参考转速为开关磁阻电机当前工作参数对应的理论转速，例如当前工作模式中的时间参数或温度参数等对应的理论转速。获取反馈转速和参考转速后，由反馈转速和参考转速的差值得到转速的误差幅值Err，并存储得到的误差幅值Err。进一步，由当前误差幅值Err和已存储的上一误差幅值Err的差值得到误差变化幅值DErr，其中上一误差幅值Err为以保存的误差幅值Err中距离当前误差幅值Err最近的误差幅值Err。

S2、根据误差幅值Err和误差变化幅值DErr调整开关磁阻电机的比例系数KP和积分系数KI。

本实施例PI控制的参数随电机运行状态的不同自动调整，可有效减小启动、变载、升降速时的超调值，并增加系统的响应速度。

在一些实施例的开关磁阻电机低速变载控制方法中，步骤S2包括：S21、若误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，积分系数KI设置为初始积分系数KI0。也就是说，若误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和作为新的比例系数KP，将初始积分系数KI0作为新的积分系数KI，开关磁阻电机的PI控制中使用新的比例系数KP和积分系数KI进行调节。

在一些实施例的开关磁阻电机低速变载控制方法中，在步骤S21之后还包括：S22、间隔预设时间后重新执行步骤S1，若误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则比例系数KP在当前值基础上增加一个第一比例系数调整值DKP1，也就是说，将比例系数KP的当前值和第一比例系数调整值DKP1之和作为新的比例系数KP。可以理解，步骤S22在整个PI控制中可能重复执行多次。

在一些实施例的开关磁阻电机低速变载控制方法中，步骤S2包括：S23、若误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且误差变化幅值DErr大于第一预设误差变化幅值DErr1，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0，积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；其中第一预设误差幅值Err1大于第二预设误差幅值Err2。将调整后的比例系数KP和积分系数KI用于开关磁阻电机的PI控制中，以调整电机运行状态。

在一些实施例的开关磁阻电机低速变载控制方法中，步骤S2包括：S24、若误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且误差变化幅值DErr小于第一预设误差变化幅值DErr1，且误差变化幅值DErr大于第二预设误差变化幅值DErr2，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；其中第一预设误差幅值Err1大于第二预设误差幅值Err2，第一预设误差变化幅值DErr1大于第二预设误差变化幅值DErr2。将调整后的比例系数KP和积分系数KI用于开关磁阻电机的PI控制中，以调整电机运行状态。

在一些实施例的开关磁阻电机低速变载控制方法中，步骤S2包括：S25、若误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且误差变化幅值DErr小于第二预设误差变化幅值DErr2，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，积分系数KI设置为初始积分系数KI0；其中第一预设误差幅值Err1大于第二预设误差幅值Err2。将调整后的比例系数KP和积分系数KI用于开关磁阻电机的PI控制中，以调整电机运行状态。

在一些实施例的开关磁阻电机低速变载控制方法中，步骤S2包括：S26、若误差幅值Err小于第二预设误差幅值Err2，且误差变化幅值DErr不大于第二预设误差变化幅值DErr2，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第二比例系数调整值DKP2之和，积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第二积分系数调整值DKI2之和。将调整后的比例系数KP和积分系数KI用于开关磁阻电机的PI控制中，以调整电机运行状态。

在一优选实施例中，参考图2，本实施例的开关磁阻电机低速变载控制装置包括：

参数采集单元，用于实时获取开关磁阻电机的反馈转速，由反馈转速和参考转速的差值得到误差幅值Err，由当前误差幅值Err和已存储的上一误差幅值Err的差值得到误差变化幅值DErr。具体的，开关磁阻电机开始运转后使用转速传感器实时获取开关磁阻电机的当前实际转速，将当前实际转速作为反馈转速。开关磁阻电机中预存有电机工作参数与转速的对照表，根据开关磁阻电机当前工作参数查找对照表得到参考转速，即参考转速为开关磁阻电机当前工作参数对应的理论转速，例如当前工作模式中的时间参数或温度参数等对应的理论转速。获取反馈转速和参考转速后，由反馈转速和参考转速的差值得到转速的误差幅值Err，并存储得到的误差幅值Err。进一步，由当前误差幅值Err和已存储的上一误差幅值Err的差值得到误差变化幅值DErr，其中上一误差幅值Err为以保存的误差幅值Err中距离当前误差幅值Err最近的误差幅值Err。

调整模块，用于根据误差幅值Err和误差变化幅值DErr调整开关磁阻电机的比例系数KP和积分系数KI。具体的，调整模块包括：

第一调整单元，用于若误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，积分系数KI设置为初始积分系数KI0。间隔预设时间后重新执行参数采集单元，若误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则比例系数KP在当前值基础上增加一个第一比例系数调整值DKP1。

第二调整单元，用于若误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且误差变化幅值DErr大于第一预设误差变化幅值DErr1，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0，积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和。

第三调整单元，用于若误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且误差变化幅值DErr小于第一预设误差变化幅值DErr1，且误差变化幅值DErr大于第二预设误差变化幅值DErr2，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和。

第四调整单元，用于若误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且误差变化幅值DErr小于第二预设误差变化幅值DErr2，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，积分系数KI设置为初始积分系数KI0。

第五调整单元，用于若误差幅值Err小于第二预设误差幅值Err2，且误差变化幅值DErr不大于第二预设误差变化幅值DErr2，则比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第二比例系数调整值DKP2之和，积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第二积分系数调整值DKI2之和。

其中，第一预设误差幅值Err1大于第二预设误差幅值Err2，第一预设误差变化幅值DErr1大于第二预设误差变化幅值DErr2；第一比例系数调整值DKP1小于第二比例系数调整值DKP2，第一积分系数调整值DKI1小于第二积分系数调整值DKI2。

本实施例PI控制的参数随电机运行状态的不同自动调整，可有效减小启动、变载、升降速时的超调值，并增加系统的响应速度。

在一优选实施例中，本实施例的开关磁阻电机包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现如上述实施例的开关磁阻电机低速变载控制方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种开关磁阻电机低速变载控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、实时获取开关磁阻电机的反馈转速，由所述反馈转速和参考转速的差值得到误差幅值Err，由当前误差幅值Err和已存储的上一误差幅值Err的差值得到误差变化幅值DErr；

S2、根据所述误差幅值Err和所述误差变化幅值DErr调整开关磁阻电机的比例系数KP和积分系数KI；所述步骤S2包括：

S23、若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr大于第一预设误差变化幅值DErr1，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；其中所述第一预设误差幅值Err1大于所述第二预设误差幅值Err2；

S24、若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr小于第一预设误差变化幅值DErr1，且所述误差变化幅值DErr大于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；其中所述第一预设误差幅值Err1大于所述第二预设误差幅值Err2，所述第一预设误差变化幅值DErr1大于所述第二预设误差变化幅值DErr2；

S25、若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr小于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0；其中所述第一预设误差幅值Err1大于所述第二预设误差幅值Err2；

S26、若所述误差幅值Err小于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr不大于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第二比例系数调整值DKP2之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第二积分系数调整值DKI2之和。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机低速变载控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21、若所述误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0。

3.根据权利要求2所述的开关磁阻电机低速变载控制方法，其特征在于，在所述步骤S21之后还包括：

S22、间隔预设时间后重新执行所述步骤S1，若所述误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则所述比例系数KP在当前值基础上增加一个所述第一比例系数调整值DKP1。

4.一种开关磁阻电机低速变载控制装置，其特征在于，包括：

参数采集单元，用于实时获取开关磁阻电机的反馈转速，由所述反馈转速和参考转速的差值得到误差幅值Err，由当前误差幅值Err和已存储的上一误差幅值Err的差值得到误差变化幅值DErr；

调整模块，用于根据所述误差幅值Err和所述误差变化幅值DErr调整开关磁阻电机的比例系数KP和积分系数KI；所述调整模块包括：

第二调整单元，用于若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr大于第一预设误差变化幅值DErr1，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；

第三调整单元，用于若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr小于第一预设误差变化幅值DErr1，且所述误差变化幅值DErr大于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第一积分系数调整值DKI1之和；

第四调整单元，用于若所述误差幅值Err小于第一预设误差幅值Err1且大于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr小于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0；

第五调整单元，用于若所述误差幅值Err小于第二预设误差幅值Err2，且所述误差变化幅值DErr不大于第二预设误差变化幅值DErr2，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第二比例系数调整值DKP2之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0和第二积分系数调整值DKI2之和；

其中，所述第一预设误差幅值Err1大于所述第二预设误差幅值Err2，所述第一预设误差变化幅值DErr1大于所述第二预设误差变化幅值DErr2；所述第一比例系数调整值DKP1小于所述第二比例系数调整值DKP2，所述第一积分系数调整值DKI1小于所述第二积分系数调整值DKI2。

5.根据权利要求4所述的开关磁阻电机低速变载控制装置，其特征在于，所述调整模块包括：

第一调整单元，用于若所述误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则所述比例系数KP设置为初始比例系数KP0和第一比例系数调整值DKP1之和，所述积分系数KI设置为初始积分系数KI0；间隔预设时间后重新执行所述参数采集单元，若所述误差幅值Err大于第一预设误差幅值Err1，则所述比例系数KP在当前值基础上增加一个所述第一比例系数调整值DKP1。

6.一种开关磁阻电机，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现如权利要求1至3任一项所述的开关磁阻电机低速变载控制方法。

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