矢量控制入门基础-PI调节器（告别经验调参-参数自整定）

前言：PI调节器是交流电机矢量控制中的重要环节之一，对于PI调节器参数的调试是无法避开的。在与某些学友交流过程中，惊讶于他们对PI参数的确定竟然是试凑得到的。如图（1）所示，电流环的PI调节器（q轴）是与速度调节器环环相扣的。如果试凑，如何保证控制性能（电流环和速度环之间的环宽关系）？本期文章介绍两种PI参数自整定的设计方法（基于零极点对消和基于环宽设计），仿真模型验证可以直接使用整定的PI参数，在实际工程应用中，一般在理论计算的基础上进行微调后就可以使电机平稳运行。  

图1 永磁同步电机矢量控制系统框图    

一、PI调节器的种类  

在MATLAB和实际CCS工程中，我都使用的是位置式、串联型的PI调节器。接下来主要介绍其原理、实现的过程和PI参数的整定。  

在电机控制中一般不需要微分环节（会加入干扰），只涉及比例项和积分项，所以本文只研究PI两个部分。PI调节器的作用就是用比例项P和积分项I来消除被控对象的实际值与给定值之间的误差，使被控对象的实际值去跟踪上参考值。  

图1.1 PI调节器的控制框图（并联型）    

PI调节器是一种线性控制器，它的传递函数如下：  

图1.2 PI调节器的实现  

2.1 基于零极点对消的设计的方法  

图3.1 d轴电流环的实现  

图3.2 q轴电流环的实现  

图3.3 仿真验证d、q轴波形变化  

从图（3.3）可以看出，采用两组计算的电流环PI参数，电流实际值都能很好地跟踪上实际值。在实际CCS工程应用中，PI参数自整定可以采用理论计算值并在此基础上进行微调以满足稳定运行的要求。