CN117335695B - 一种用于无感foc控制的锁相环控制参数的处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法和装置，其方法包括：获取多个第一关键参数；将第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；将优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；以及将转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到并输出对应的三相占空比信号，以基于三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转。
Description
技术领域
本发明涉及电机无感磁场定向控制技术领域，具体涉及一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法和装置。
背景技术
在现有的电机无感FOC（Field-Oriented Control ，磁场定向控制）技术领域中，会使用观测器去根据电机的参数、电流等反馈信号去计算电机的转子的角度与转速进而驱动电机转动。其中，基于反电动势的无感FOC方法为：基于观测器去估测电机的反电动势，后将反电动势输入锁相环估测出转子的角度与角速度。
而这种使用观测器去估测电机反电动势，再通过锁相环去估测转子角度的无感FOC控制方式中，锁相环中的PI（Proportional Integral，比例、积分）控制器的各项控制参数需要花费大量的精力去调试出最佳控制参数对应的数值。当无感FOC的控制电机对象变化时，PI控制器的各项控制参数又需要重新重复上述调试过程，以调试得到对应的最佳控制参数对应的数值。
发明内容
基于此，有必要针对现有的针对不同的控制电机对象，锁相环中的PI控制器的最佳控制参数的数值均需要花费大量的精力去重新调试的问题，提供一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法、装置、存储介质、电子设备和计算机程序产品。
第一方面，本申请实施例提供了一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法，所述方法包括：
获取多个第一关键参数，所述多个第一关键参数包括第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率；
将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，所述优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；
将所述优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；
将所述转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到并输出对应的三相占空比信号，以基于所述三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转。
优选的，所述优选控制参数生成模型包括优选控制参数生成第一子模型，将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，包括：
获取所述第一参数的最小值和所述自然角频率；
将所述第一参数的最小值和所述自然角频率输入至所述优选控制参数生成第一子模型中进行处理，输出所述优选积分调节项参数。
优选的，所述优选控制参数生成模型还包括优选控制参数生成第二子模型，将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，还包括：
获取所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率；
将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率输入至所述优选控制参数生成第二子模型中进行处理，输出所述优选比例调节项参数。
优选的，还包括：
获取多个第二关键参数，以将所述多个第二关键参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，以得到并输出对应的所述第一参数的最小值。
优选的，所述第二关键参数包括与目标电机的电机物理性质相关联的多个第一关联参数，和在有感磁场定向控制器的驱动控制下所采集到的多个第二关联参数；所述获取多个第二关键参数，以将所述多个第二关键参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，以得到并输出对应的所述第一参数的最小值，包括：
获取所述多个第一关联参数，所述多个第一关联参数至少包括：目标电机的电感在旋转坐标系下的两轴分量和目标电机的磁链；
获取所述多个第二关联参数，所述多个第二关联参数至少包括：目标电机运行的最大电频率、目标电机的直轴电流、目标电机的交轴电流、目标电机转子的角速度和目标电机转子的角度，以将所述多个第一关联参数和所述多个第二关联参数均输入至所述第一参数生成模型中进行处理，得到多个第一参数，并从多个不同的第一参数中选取最小值进行输出处理，以得到并输出所述第一参数的最小值，所述有感磁场定向控制器通过在无感磁场定向控制器上设置的传感器所获取的电机角度信息驱动目标电机转动。
优选的，还包括：
获取最大加速度和预设系数，以将所述最大加速度和所述预设系数均输入至自然角频率的生成模型中进行处理，以得到并输出对应的所述自然角频率。
优选的，所述优选控制参数生成模型包括优选控制参数生成第一子模型，所述优选控制参数生成模块具体用于：
获取所述第一参数的最小值和所述自然角频率；
将所述第一参数的最小值和所述自然角频率输入至所述优选控制参数生成第一子模型中进行处理，输出所述优选积分调节项参数。
第二方面，本申请实施例提供了一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取多个第一关键参数，所述多个第一关键参数包括第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率；
优选控制参数生成模块，用于将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，所述优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；
转子电角度信号生成模块，用于将所述优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；
控制模块，用于将所述转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到对应的三相占空比信号；
输出模块，用于输出对应的三相占空比信号，以基于所述三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述的方法步骤。
第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现上述的方法步骤。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述的方法步骤。
在本申请实施例中，获取多个第一关键参数，多个第一关键参数包括第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率；将第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；将优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；以及将转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到并输出对应的三相占空比信号，以基于三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转。本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法，能够自动确定锁相环的PI控制器的最佳比例的优选控制参数，优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；并将优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；以及将转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到并输出对应的三相占空比信号，以基于三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转，从而实现了对无感永磁同步电机旋转的精准控制。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1为根据本申请一示例性实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法的流程图；
图2为本申请具体应用场景下的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中的锁相环模块的计算框图的示意图；
图3为本申请具体应用场景下的于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中的参数采集模式工作的流程示意图；
图4为本申请具体应用场景下的于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中的参数整定模式工作的流程示意图；
图5为根据本申请一示例性实施例提供的一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理装置500的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
另外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例提供一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法及装置、一种电子设备以及计算机可读介质，下面结合附图进行说明。
现有的电机无感FOC（Field-Oriented Control ，磁场定向控制）技术，当无感FOC的控制电机对象变化时，锁相环的反电动势输入也将变化，导致锁相环的PI控制器的各项参数的最佳控制参数改变，造成又需要重新调试出PI控制器的最佳控制参数的后果。且使用调试手段不容易调试出锁相环的PI控制器的最佳控制参数。
本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法，先使用传感器获取转子角度来控制目标电机并采集目标电机运行时候的相关数据，再将该目标电机的运行数据进行计算处理，计算出锁相环PI控制器的最佳控制参数（至少包括（比例调节项参数）对应的最佳控制参数、/>（积分调节项参数）对应的最佳控制参数），并切换为无感控制使用该参数进行无感控制该目标电机，达到锁相环控制参数自动调整的目的。
请参考图1，其示出了本申请的一些实施方式所提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法的流程图，如图1所示，用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法可以包括以下步骤：
步骤S101：获取多个第一关键参数，多个第一关键参数包括第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率。
本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法，其目的是让锁相环的PI控制器的、/>控制参数可根据其算法控制的不同对象进行自动整定出控制参数，避免花费大量精力去人为调试锁相环的PI控制器的/>、/>控制参数。
其中，输入锁相环的电机反电动势方程为：
公式（1）；
在上述公式（1）中，、/>为电机反电动势在直角坐标系下的两轴电压分量，/>、为电机电感在旋转坐标系下的两轴分量，/>、/>为电机反馈电流在旋转坐标系下的分量，为电机转子的角速度，/>为电机的磁链，/>为电机转子的角度。
此时，化简反电动势方程，将方程左边看作，令：
公式（2）；
在该步骤中，第一参数为，而/>可以通过上述公式（2）计算得到。
步骤S102：将第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数。
本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法，其目的是让锁相环的PI控制器的KP、Ki参数可根据其算法控制的不同对象进行自动整定出控制参数，避免花费大量精力去人为调试锁相环的PI控制器的KP、Ki参数。
其中，输入锁相环的电机反电动势方程为：
公式（1）；
在上述公式（1）中，、/>为电机反电动势在直角坐标系下的两轴电压分量，/>、/>为电机电感在旋转坐标系下的两轴分量，/>、/>为电机反馈电流在旋转坐标系下的分量， />为电机转子的角速度，/>为电机的磁链，/>为电机转子的角度。
此时，化简反电动势方程，将方程左边看作，令：
公式（2）；
代入上述公式（1），可得电机横轴反电动势、纵轴反电动势/>的表达式为公式（3）：
公式（3）；
如图2所示，为本申请具体应用场景下的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中的锁相环模块的计算框图的示意图。
如图2所示，锁相环模块的计算框图包括三部分：锁相环模块的输入；锁相环模块；锁相环模块的输出。
其中，锁相环模块的输入包含两部分：横轴反电动势；纵轴反电动势/>。
如图2所示，锁相环模块包含七个模块：取反运算模块；乘法运算模块；二角差运算模块；正弦运算模块；余弦运算模块；比例积分控制器；积分器。
（以下部分的A与B字符代表变量，用于更加直观的表示模块的输入与输出）
取反运算模块为：输入A，输出-A，即在锁相环模块中输入横轴反电动势，输出-；
乘法运算模块为：输入A与B，输出A*B，即在锁相环模块中输入-与/>和/>与/>，输出/>和/>。
二角差运算模块为：输入sin(A)*cos(B)与sin(B)*cos(A)，输出sin(A-B)，即在锁相环模块中输入与/>（其中，/>，/>），输出，且因为估测角/>与实际角/>差值较小，可近似看作/>，其中的近似误差可作为角度误差被后续的比例积分控制器的输出抵消；
比例积分控制器为：输入误差值，输出抵消误差值的信号，即在锁相环模块中输入角度误差与的乘积/>（输入角度误差为估测电角度与实际电角度的差），输出估测电转速/>（用于控制电机）抵消角度误差；
积分器为：输入目标值，输出该目标值的积分值，即在锁相环模块中输入为为比例积分控制器输出的估测电转速，输出估测电转速的积分值即估测电角度/>（同/>，用于控制电机）；
正弦运算模块为：输入A，输出sin(A)，即在锁相环模块中输入估测电角度，输出，用于反馈到二角差模块计算估测角度与实际角度误差；
余弦运算模块为：输入A，输出cos(A)，即在锁相环模块中输入估测电角度，输出，用于反馈到二角差模块计算估测角度与实际角度误差。
结合以上锁相环模块的功能模块解释，锁相环模块工作流程为：
步骤a1：输入横轴反电动势到锁相环的取反模块得到-/>；
步骤a2：将上一次锁相环计算估测出来的电角度分别输入余弦、正弦运算模块后得到的/>、/>；
步骤a3：输入横轴取反后的电动势与/>和纵轴反电动势/>与/>输入到乘法运算模块得到/>与/>（其中，/>，/>）；
步骤a4：将与/>输入到二角差运算模块得到/>，且取近似值/>（比例积分控制器会将误差抵消）；
步骤a5：将输入到比例积分控制器输出抵消其角度差的用于电机控制的信号估测电转速/>；
步骤a6：将用于电机控制的信号估测电转速输入积分器得到用于电机控制的信号估测电角度/>。
在一种可能的实现方式中，优选控制参数生成模型包括优选控制参数生成第一子模型，将第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，包括以下步骤：
获取第一参数的最小值和自然角频率；
将第一参数的最小值和自然角频率输入至优选控制参数生成第一子模型中进行处理，输出优选积分调节项参数。
在一种可能的实现方式中，优选控制参数生成模型还包括优选控制参数生成第二子模型，将第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，还包括以下步骤：
获取第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率；
将第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率输入至优选控制参数生成第二子模型中进行处理，输出优选比例调节项参数。
步骤S103：将优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；
步骤S104：将转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到并输出对应的三相占空比信号，以基于三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法还包括以下步骤：
获取多个第二关键参数，以将多个第二关键参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，以得到并输出对应的第一参数的最小值。
在一种可能的实现方式中，第二关键参数包括与目标电机的电机物理性质相关联的多个第一关联参数，和在有感磁场定向控制器的驱动控制下所采集到的多个第二关联参数；获取多个第二关键参数，以将多个第二关键参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，以得到并输出对应的第一参数的最小值，包括以下步骤：
获取多个第一关联参数，多个第一关联参数至少包括：目标电机的电感在旋转坐标系下的两轴分量和目标电机的磁链；
获取多个第二关联参数，多个第二关联参数至少包括：目标电机运行的最大电频率、目标电机的直轴电流、目标电机的交轴电流、目标电机转子的角速度和目标电机转子的角度，以将多个第一关联参数和多个第二关联参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，得到多个第一参数，并从多个不同的第一参数中选取最小值进行输出处理，以得到并输出第一参数的最小值，有感磁场定向控制器通过在无感磁场定向控制器上设置的传感器所获取的电机角度信息驱动目标电机转动。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法还包括以下步骤：
获取最大加速度和预设系数，以将最大电频率和预设系数均输入至自然角频率的生成模型中进行处理，以得到并输出对应的自然角频率。
在某一具体应用场景中，可以将预设系数设置为1.1，取，其中，为最大加速度。
在不同的应用场景中，可以根据不同应用场景的需求，对上述预设系数进行调整，在此对预设系数的数值不做具体限定。
最大加速度与最大电转速/>之间的关系为公式（10）。/>为阻尼系数，在控制系统中为防系统过冲且无静态误差可使/>。
公式（10）；
即可根据周期内最大变化电转速计算最大加速度，进而根据系统带宽需大于电机电角速度的变化频率即大于目标电机的最大加速度/>的条件对/>进行参数整定。
根据图2的锁相环设计，在传递函数中，其中锁相环模块的比例积分控制器的传递函数表示为，其中，/>为锁相环比例积分控制器的比例项参数，/>为比例积分控制器的积分项参数，/>则代表比例积分控制器系统的积分环节。
积分器的传递函数表示为，作为系统的积分环节。
锁相环的输入为二角差运算模块处理后输出的（角度误差与/>的乘积），锁相环的输出为估测电角度/>。
根据以上可得，锁相环的传递函数为输入经过比例积分控制器的后再经过积分器的/>得到估测电角度/>，所以锁相环的传递函数可表示为公式（4）：
公式（4）；
将公式（4）移项可得公式（5）：
公式（5）；
在控制系统中，二阶系统的传递函数G(s)可表示为公式（6）：
公式（6）；
其中，在控制系统传递函数中，为阻尼系数，/>为自然角频率，/>定义为微分算子，/>定义为积分算子。
将系统等效为二阶系统，得：
公式（7）；
同时化简公式（7）可得锁相环的PI控制器的、/>参数表达式：
公式（8）；
公式（9）；
其中，为系统自然角频率，可看作系统的带宽，且系统带宽需大于电机电角速度的变化频率即大于目标电机的最大加速度/>，其中，最大加速度/>与最大电转速之间的关系为公式（10）。/>为阻尼系数，在控制系统中为防系统过冲且无静态误差可使/>。
公式（10）；
即可根据周期内最大变化电转速计算最大加速度，进而根据系统带宽需大于电机电角速度的变化频率即大于目标电机的最大加速度/>的条件对/>进行参数整定。
即求出锁相环的PI控制器的、/>参数与/>、/>、/>有关，可根据目标电机运行时的/>、/>、/>控制参数与该控制参数的取值限定进行计算出锁相环的PI控制器的最佳控制参数。
中的/>、/>、/>为电机的物理参数可直接测出，/>中的/> 、/>、/> 、/>为电机运行时的参数，无法直接测量。
即测量出电机运行的最大电频率、 、/>、/> 、/>等参数即可计算出锁相环PI控制器的/>、/>参数。本专利提供以下方案来测量出电机运行的最大电频率、/> 、/>、/> 、/>等参数，且通过参数计算出锁相环PI控制器的/>、/>达到自动整定锁相环参数的目的。
为测量出电机运行的最大电频率、（直轴电流）、/>（交轴电流）、/>（电角速度）、（电角度）等参数来自动整定锁相环PI控制器的/>（比例调节项参数）、/>（积分调节项参数）参数。
在本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中，通过以下方法步骤进行测量整定，具体步骤如下所述：
步骤b1：在原无感FOC控制上加上传感器用来获取电机角度信息即作为有感FOC进行驱动电机；
步骤b2：测量出电机的电感与磁链、/>、/>等电机物理性质参数；
步骤b3：在有感FOC的驱动控制下采集电机运行的最大电频率、 、/>、/> 、/>等参数；
步骤b4：将参数代入公式（2）计算出的最小值；
公式（2）；
其中，上述公式（2）中的各个参数的含义请参见前述相同或相似的部分，在此不再赘述。
步骤b5：将周期内最大变化电角速度代入公式（10）计算最大加速度/>，并根据/>需要大于电机的最大加速度，取/>，并计算/>；
公式（10）；
其中，上述公式（10）中的各个参数的含义请参见前述相同或相似的部分，在此不再赘述。
步骤b6：防系统过冲使，与上述步骤b5计算所得的/>一起代入公式（8）、公式（9）得出锁相环模块比例积分控制器最佳的/>、/>控制参数。
公式（8）；
公式（9）；
其中，上述公式（8）、公式（9）中的各个参数的含义请参见前述相同或相似的部分，在此不再赘述。
步骤b7：去掉编码器，使用观测器获取电机运行的反电动势，并使用锁相环（使用上述步骤b6计算所得的、/>控制参数）计算出估测角度与角速度进行驱动无感FOC。
上述测量整定步骤即概括为：先将无感FOC安装上编码器进行有感FOC控制，随后驱动电机采集电机运行的最大电频率、 、/>、/> 、/>等参数，并根据电机的电感与磁链等物理性质参数与定义的固定参数按公式设定程序自动计算出无感FOC锁相环的/>、/>控制参数进行无感FOC控制。
这样只需借用编码器进行有感FOC驱动电机并采集数据，然后计算出可得出无感FOC的锁相环的PI控制器的、/>控制参数，即可去掉编码器切换为无感FOC控制，这样即可避免使用观测器去估测电机的反电动势后使用锁相环提取电机的角度与角速度的无感FOC需要花大量人力去调试出锁相环的PI控制器的/>、/>控制参数；节省人力物力，加快算法调试效率。
在本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中的锁相环参数自整定模块，当模块接入来自传感器的转子角度信号时，模块将进入参数采集模式；当模块无传感器的转子信号输入时，模块进入参数整定模式。
如图3所示，为本申请具体应用场景下的于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中的参数采集模式工作的流程示意图。
如图3所示，本申请具体应用场景下的于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中的参数采集模式工作的具体流程包括以下步骤：
步骤c1：锁相环参数自整定模块输出电机转速控制信号（根据电机无感控制的工况输入控制信号）到无感FOC控制模块控制有感永磁同步电机；
步骤c2：锁相环参数自整定模块采集有感永磁同步电机传感器的转子角度信号并转换为电角度信息输入到锁相环模块；
步骤c3：锁相环模块接收到锁相环参数自整定模块的电角度信息时不做处理，发送给FOC控制子模块用于控制有感永磁同步电机；
步骤c4：FOC控制子模块采集有感永磁同步电机的电机电流电压等反馈信号，结合步骤c1的接收到的电机转速控制信号与步骤c3的电角度信息进行FOC闭环控制有感永磁同步电机；
步骤c5：锁相环参数自整定模块采集FOC控制子模块运行时（根据转速控制信号输入控制有感永磁同步电机）的最大电频率、直轴电流/>、交轴电流/>、电角度/>、电角速度/>信号并记录。
当采集数据完毕后，将有感永磁同步电机中的传感器去掉，使其成为无感永磁同步电机，此时锁相环参数自整定模块未接入传感器的信号，模块将转换为参数整定模式。
图4为本申请具体应用场景下的于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中的参数整定模式工作的流程示意图。
如图4所示，本申请具体应用场景下的于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法中的参数整定模式工作的具体流程包括以下步骤：
步骤d1：测量出目标电机的电感与磁链、/>、/>等电机物理性质参数导入锁相环参数自整定模块。
步骤d2：锁相环参数自整定模块将采集的直轴电流、交轴电流/>、电角度/>、电角速度/>信号代入公式（2）与第1步导入的电机物理参数值计算/>的最小值；
公式（2）；
其中，上述公式（2）中的各个参数的含义请参见前述相同或相似的部分，在此不再赘述。
步骤d3：锁相环参数自整定模块将周期内最大变化电角速度代入公式（10）计算最大加速度/>，并根据/>需要大于电机的最大加速度，取/>，并计算；
公式（10）；
其中，上述公式（10）中的各个参数的含义请参见前述相同或相似的部分，在此不再赘述。
步骤d4：锁相环参数自整定模块将（防止系统过冲）与上述步骤d3所计算所得的/>一起代入公式（8）、公式（9）得出锁相环模块比例积分控制器最佳的/>、/>控制参数，并将该/>、/>控制参数导入锁相环模块；
公式（8）；
公式（9）；
其中，上述公式（8）、公式（9）中的各个参数的含义请参见前述相同或相似的部分，在此不再赘述。
步骤d5：锁相环模块将上述步骤d4所得到的、/>控制参数作为比例积分控制器的控制参数，并根据该参数与反电动势获取模块所获取的反电动势输入计算出转子电角度信号；
步骤d6：锁相环模块将计算的电角度信号输入FOC控制子模块进行无感FOC闭环控制（此时，根据外部的电机转速控制信号输入，FOC控制子模块将会输出控制无感永磁同步电机旋转的三相占空比信号，同时反电势模块将获取反电动势信号输入锁相环模块，锁相环将根据当前目标电机的反电动势估测出角度输入FOC控制子模块开始下一轮的闭环控制）。
本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法，能够自动确定锁相环的PI控制器的最佳比例的优选控制参数，优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；并将优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；以及将转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到并输出对应的三相占空比信号，以基于三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转，从而实现了对无感永磁同步电机旋转的精准控制。
在上述的实施例中，提供了一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法，与之相对应的，本申请还提供一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理装置。本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理装置可以实施上述用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法，该用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理装置可以通过软件、硬件或软硬结合的方式来实现。例如，该用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理装置可以包括集成的或分开的功能模块或单元来执行上述各方法中的对应步骤。
请参考图5，其示出了本申请的一些实施方式所提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理装置的示意图。由于装置实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。
如图5所示，用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理装置500可以包括：
获取模块501，用于获取多个第一关键参数，多个第一关键参数包括第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率；
优选控制参数生成模块502，用于将第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；
转子电角度信号生成模块503，用于将优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；
控制模块504，用于将转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到对应的三相占空比信号；
输出模块505，用于输出对应的三相占空比信号，以基于三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转。
在本申请实施例的一些实施方式中，优选控制参数生成模型包括优选控制参数生成第一子模型，优选控制参数生成模块502具体用于：
获取第一参数的最小值和自然角频率；
将第一参数的最小值和自然角频率输入至优选控制参数生成第一子模型中进行处理，输出优选积分调节项参数。
在本申请实施例的一些实施方式中，优选控制参数生成模型还包括优选控制参数生成第二子模型，优选控制参数生成模块502还具体用于：
获取第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率；
将第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率输入至优选控制参数生成第二子模型中进行处理，输出优选比例调节项参数。
在本申请实施例的一些实施方式中，获取模块501还用于：
获取多个第二关键参数，以将多个第二关键参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，以得到并输出对应的第一参数的最小值。
在本申请实施例的一些实施方式中，第二关键参数包括与目标电机的电机物理性质相关联的多个第一关联参数，和在有感磁场定向控制器的驱动控制下所采集到的多个第二关联参数；
获取模块501还具体用于：
获取多个第一关联参数，多个第一关联参数至少包括：目标电机的电感在旋转坐标系下的两轴分量和目标电机的磁链；
获取多个第二关联参数，多个第二关联参数至少包括：目标电机运行的最大电频率、目标电机的直轴电流、目标电机的交轴电流、目标电机转子的角速度和目标电机转子的角度，以将多个第一关联参数和多个第二关联参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，得到多个第一参数，并从多个不同的第一参数中选取最小值进行输出处理，以得到并输出第一参数的最小值，有感磁场定向控制器通过在无感磁场定向控制器上设置的传感器所获取的电机角度信息驱动目标电机转动。
在本申请实施例的一些实施方式中，获取模块501还用于：
获取最大加速度和预设系数，以将最大加速度和预设系数均输入至自然角频率的生成模型中进行处理，以得到并输出对应的自然角频率。
在本申请实施例的一些实施方式中本申请实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理装置500，与本申请前述实施例提供的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法出于相同的发明构思，具有相同的有益效果。
本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法程序，所述用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法的步骤。
本发明公开的一种用于无感FOC控制的锁相环控制参数的处理方法、装置和可读存储介质，能够自动确定锁相环的PI控制器的最佳比例的优选控制参数，优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；并将优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；以及将转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到并输出对应的三相占空比信号，以基于三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转，从而实现了对无感永磁同步电机旋转的精准控制。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元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。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种用于无感磁场定向控制的锁相环控制参数的处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取多个第一关键参数，所述多个第一关键参数包括第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率；
将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，所述优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；
将所述优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；
将所述转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到并输出对应的三相占空比信号，以基于所述三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转；所述方法还包括：
获取多个第二关键参数，以将所述多个第二关键参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，以得到并输出对应的所述第一参数的最小值；
所述第二关键参数包括与目标电机的电机物理性质相关联的多个第一关联参数，和在有感磁场定向控制器的驱动控制下所采集到的多个第二关联参数；所述获取多个第二关键参数，以将所述多个第二关键参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，以得到并输出对应的所述第一参数的最小值，包括：
获取所述多个第一关联参数，所述多个第一关联参数至少包括：目标电机的电感在旋转坐标系下的两轴分量和目标电机的磁链；
获取所述多个第二关联参数，所述多个第二关联参数至少包括：目标电机运行的最大电频率、目标电机的直轴电流、目标电机的交轴电流、目标电机转子的角速度和目标电机转子的角度，以将所述多个第一关联参数和所述多个第二关联参数均输入至所述第一参数生成模型中进行处理，得到多个第一参数，并从多个不同的第一参数中选取最小值进行输出处理，以得到并输出所述第一参数的最小值，所述有感磁场定向控制器通过在无感磁场定向控制器上设置的传感器所获取的电机角度信息驱动目标电机转动。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述优选控制参数生成模型包括优选控制参数生成第一子模型，将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，包括：
获取所述第一参数的最小值和所述自然角频率；
将所述第一参数的最小值和所述自然角频率输入至所述优选控制参数生成第一子模型中进行处理，输出所述优选积分调节项参数。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述优选控制参数生成模型还包括优选控制参数生成第二子模型，将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，还包括：
获取所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率；
将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率输入至所述优选控制参数生成第二子模型中进行处理，输出所述优选比例调节项参数。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，还包括：
获取最大加速度和预设系数，以将所述最大加速度和所述预设系数均输入至自然角频率的生成模型中进行处理，以得到并输出对应的所述自然角频率。
5.一种用于无感磁场定向控制的锁相环控制参数的处理装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取多个第一关键参数，所述多个第一关键参数包括第一参数的最小值、阻尼系数和自然角频率；
优选控制参数生成模块，用于将所述第一参数的最小值、所述阻尼系数和所述自然角频率均输入至优选控制参数生成模型中进行处理，输出对应的用于控制锁相环模块比例积分控制器的最佳比例的优选控制参数，所述优选控制参数包括对应的优选比例调节项参数和对应的优选积分调节项参数；
转子电角度信号生成模块，用于将所述优选控制参数和反电动势输入至转子电角度信号生成模型中进行处理，以得到并输出对应的目标电机的转子电角度信号；
控制模块，用于将所述转子电角度信号输入至磁场定向控制模块中进行无感磁场定向闭环控制处理，得到对应的三相占空比信号；
输出模块，用于输出对应的三相占空比信号，以基于所述三相占空比信号控制无感永磁同步电机进行相应的旋转；
所述获取模块还用于：获取多个第二关键参数，以将所述多个第二关键参数均输入至第一参数生成模型中进行处理，以得到并输出对应的所述第一参数的最小值；
所述第二关键参数包括与目标电机的电机物理性质相关联的多个第一关联参数，和在有感磁场定向控制器的驱动控制下所采集到的多个第二关联参数；
所述获取模块还具体用于：
获取所述多个第一关联参数，所述多个第一关联参数至少包括：目标电机的电感在旋转坐标系下的两轴分量和目标电机的磁链；
获取所述多个第二关联参数，所述多个第二关联参数至少包括：目标电机运行的最大电频率、目标电机的直轴电流、目标电机的交轴电流、目标电机转子的角速度和目标电机转子的角度，以将所述多个第一关联参数和所述多个第二关联参数均输入至所述第一参数生成模型中进行处理，得到多个第一参数，并从多个不同的第一参数中选取最小值进行输出处理，以得到并输出所述第一参数的最小值，所述有感磁场定向控制器通过在无感磁场定向控制器上设置的传感器所获取的电机角度信息驱动目标电机转动。
6.根据权利要求5所述的处理装置，其特征在于，所述优选控制参数生成模型包括优选控制参数生成第一子模型，所述优选控制参数生成模块具体用于：
获取所述第一参数的最小值和所述自然角频率；
将所述第一参数的最小值和所述自然角频率输入至所述优选控制参数生成第一子模型中进行处理，输出所述优选积分调节项参数。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1至4中任一项所述的方法。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器的可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现上述权利要求1至4中任一项所述的方法。
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