PMSM电流环速度环位置环设计与实现中的心得体会

伺服电机的电流环的MPC（模型预测控制）控制原理，是基于对PMSM（永磁同步电机）的矢量控制。

其核心思想是通过对电机的电流进行快速而精确的控制，以实现对电机转速和位置的稳定控制。

在电流环的控制器中，会将速度环PID调节后的输出作为输入，这个输入被称为“电流环给定”。

然后，这个给定值会与“电流环的反馈”值进行比较后的差值，在电流环内做PID 调节输出给电机。

这里的“电流环的反馈”并不是来自编码器的反馈，而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。

此外，在实际应用系统中，由于被控对象的参数不精确、外界干扰等情况的存在，开环控制会造成MPC控制器的预测输出与实际的系统输出之间存在误差值。

因此，为了提高控制精度和系统的稳定性，引入了反馈修正环节。

该环节会计算当前时刻的预测输出和系统实际输出值之间的误差，并以此来修正MPC控制器对下一时刻系统输出的预测值。

这样，求解出的最优控制量就加入了上一时刻反馈误差的考虑，从而形成了闭环控制系统，提高了控制品质和系统的抗扰性能。

第53卷第3期2019年3月电力电子技术Power ElectronicsVol.53,No.3March2019引入主动阻尼的PMSM电流环控制策略研究寇天明，李好文，郑岗，杨佳瑞(西安理工大学，自动化与信息工程学院，陕西西安710048)摘要：为了提高永磁同步电机(PMSM)电流环的抗扰动性能，在电流环控制器中引入主动阻尼控制，针对主动阻尼对控制系统固有延时敏感的问题，提出了一种引入主动阻尼控制加Smith预估器的控制方法。

该方法釆用Smith预估器对控制系统固有延时进行补偿，可降低系统延时对主动阻尼控制性能的影响，提高了电流环的动态性能，并分析了Smith预估器对模型参数失配的鲁棒性。

实验结果验证了所提方法的有效性和正确性。

关键词：永磁同步电机；主动阻尼；系统延时中图分类号:TM351文献标识码：A文章编号:1000-100X(2019)03-0014-03Research on PMSM Current Loop Control Strategy With Active Damping KOU Tian-ming,LI Hao-wen,ZHENG Gang,YANG Jia-rui(Xi'an University of Technology,Xi'an710048,China)Abstract:In order to improve the anti-disturbance performance of the permanent magnet synchronous motor(PMSM)cur­rent loop,active damping control is introduced in current loop controller.Aiming at the problem that the active damp­ing is sensitive to the inherent delay of the control system,a control method with active damping control and Smith predictor is proposed.The method uses Smith predict controller to compensate the inherent delay of the control sys­tem,which reduces the impact of system delay on active damping control performance and improves the dynamic per­formance of the current loop.In addition,the robustness of the Smith predictor controller to model parameter mismatch is analyzed.The validity and correctness of the proposed method are verified by experimental results.Keywords:permanent magnet synchronous motor；active damping；system delayFoundation Project:Supported by Discipline Special Foundation of Shaanxi Province(No.5X1301)1引言PMSM具有功率密度高，效率高，可靠性高等优点而获得广泛应用，如何提高PMSM控制系统抗扰动性能的研究受到国内外学者的关注，文献［1-3］提出了一些方法,但均有不足。

基于内模控制的PMSM双闭环调速系统控制器设计与仿真张旭秀;孙婧;李卫东;王琳【摘要】为提高永磁同步电机双闭环调速系统响应速度与抗干扰性,给出一种依据内模控制及有功阻尼概念的PMSM双闭环调速系统控制器设计方法.通过建模分析对PI+前馈解耦电流环控制器进行优化,依据内模原理设计出带有箝位积分法抗击分饱和的电流内环解耦控制器.在此基础上,构造有功阻尼代替自然阻尼,利用转速环频带带宽对PI调节器参数进行整定.通过计算机仿真验证,对比传统FOC控制下的调速系统,使用本文所设计的控制器可提升系统响应速度,降低系统超调量,仿真结果表明该方法的有效性.【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】6页(P108-113)【关键词】永磁同步电机;内模控制;有功阻尼;参数整定;抗积分饱和【作者】张旭秀;孙婧;李卫东;王琳【作者单位】大连交通大学电气信息工程学院 ,辽宁大连 116028;大连交通大学电气信息工程学院 ,辽宁大连 116028;大连交通大学电气信息工程学院 ,辽宁大连 116028;大连交通大学电气信息工程学院 ,辽宁大连 116028【正文语种】中文永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)具有内在非线性及耦合性，通常采用矢量控制以实现电流与转矩的分别控制.但矢量变换后的PMSM模型仍存在两轴电流相互耦合的非线性及时变性因素，同时其伺服对象也存在较强的不确定性和非线性，加之系统运行时还受到不同程度的干扰，因此，按常规控制策略是很难满足高性能永磁同步电机伺服系统的控制要求的[1].为此，探寻先进“复合型控制策略”以改进作为PMSM伺服系统核心组成部件的“控制器”性能，来弥补系统中存在的不足.文献[2]提出了基于模型的离线式整定与模糊PI在线整定相结合的混合参数整定法，可在线调整性能参数，但在系统运行的不同阶段均需手动修改性能参数；文献[3]针对速度环提出一种复合PI参数整定方法，先利用频域法设计一组PI参数，然后以该PI参数为初始值、ITAE为阶跃响应的评价函数，通过2DOF整定法在初始值附近搜索，使系统工作于最佳控制性能的PI参数值.该方法使伺服系统跟踪性能较好，抗负载扰动性较强，但优化时间长，整定效率低.文献[4]提出改进多亲遗传算法对PI参数进行整定，有效地降低了阶跃响应超调，使稳态性能好，但系统响应速度有待提高.内模控制(Internal model control,IMC)是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略[5]，由于其不需要被控对象的精确数学模型，鲁棒性强，在线调节参数少，结构简单等优点，在电机控制领域中逐渐得到广泛应用[6-7].文献[8-10]分别研究了在不同场合中应用内模原理对PID控制器参数进行整定的方法，这些IMC均作为主控器有效的实现了高性能控制系统的参数整定调节，可见，利用内模原理进行控制器的参数整定是实现高性能PMSM控制系统的一种有效手段.本文在已有文献基础上，设计了一种将内模控制与PI前馈解耦方法相结合的永磁同步电机电流内环控制器，并针对负载扰动引入“有功阻尼”的概念，对转速环PI控制器参数进行整定，最后在此基础上加入积分箝位法进行抗积分饱和控制，降低系统超调量.仿真证明该方法具有快速性高，鲁棒性强，稳定性好的优势.1 PMSM数学模型建立1.1 PMSM数学模型控制对象的数学模型应能够反应被控系统的动静态特性，为准确建立PMSM数学模型，首先做如下假设：①忽略电动机铁芯饱;②永磁材料磁导率为零;③不计涡流和磁滞损耗;④三相绕组是对称均匀的;⑤绕组中感应电感波形是正弦波.电动机的电流方程、电磁转矩方程及运动方程：(1)其中，ud、uq为d、q轴定子电压；id、iq为d、q轴定子电流；Ld、Lq为d、q轴定子电感；φf为转子上永磁体产生的磁动势；J为转动惯量(kg·m2)；TL为负载转矩，是输出转矩(N·m)；B为粘滞磨擦系数，也称阻尼系数；ωr为转子机械角速度；ωm=pnωr为转子电角速度；pn为极对数.1.2 矢量控制本文采用实际工程应用中常用的id=0的PMSM矢量控制方式，其结构包括转速环PI调节器、电流环PI调节器和SVPWM算法.矢量控制算法应用成熟，本文不再赘述.2 双闭环调速系统设计PMSM调速系统具有速度环和电流环双闭环结构，电流环作为内环是PMSM调速系统中的一个重要环节，它是提高系统响应速度、改善系统控制性能的关键.而速度环则需要增强系统的抗负载扰动能力，抑制速度的波动.本文讨论顺序为先电流环后转速环.2.1 电流环设计为便于控制器设计，重写坐标系下的电流方程为：(2)可以看出，(Lq/Ld)ωmiq和(1/Ld)ωmLdid分别作为id、iq在d、q轴上产生的交叉耦合电动势.解耦后的电压udun-coul、uqun-coupl应为下式所示：(3)对解耦后的d、q轴电压方程式组进行Laplace变换，得：(4)则PI控制器结合电压前馈解耦控制策略即可得到d-q轴的电压为：(5)其中：Kpd和Kid为d轴PI控制器的增益，Kpq和Kiq为q轴PI控制器的增益. 式(5)中的PI控制器参数是按照典型I型系统设计而来的，由于模型误差与参数校正过程中必然存在的失准问题，导致电流环在实际运行中是不完全解耦的.为解决此问题，本文采用内模控制原理对原有PI结构控制器进行改进.2.1.1 内模原理内模控制作为一种先进控制策略，在1982年由Garcia和Morari在受到模型控制算法和动态矩阵控制算法的启发下提出的较为成功的预测控制算法.因其设计原理简单，不需要被控对象的精确数学模型，参数直观明了，控制性能优越等特点，成为了工业控制领域中重要的鲁棒控制方法之一.因此，在这里我们采用图1所示的内模控制策略对电流环的PI控制器进行参数整定.图1 等效内模控制策略结构图图1是典型的内模等效反馈控制结构框图，其中Q(s)为内模控制器，P(s)为被控对象，M(s)是被控对象的数学模型.根据经典的自动控制理论，其中，I是单位矩阵.由图可以看出，若系统模型精确，即M(s)=P(s)，且没有外界扰动，则模型的输出与过程输出相等，此时的反馈信号为零.这样的内模系统具有开环结构，表明对开环稳定的系统而言，反馈的目的是克服过程的不确定性.此时的开环传递函数为：G(s)=Q(s)·M(s)(7)因此，若Q(s)和M(s)是稳定的，则系统稳定.电机的电磁时间常数比机械时间常数小得多，近似将电流环看作是一阶系统，故被控模型不包含时滞过程和右半平面零点，根据内模控制器的设计准则，定义M(s)=P(s)，引入可实现因子(8)使得Q(s)=M(s)-1·f(s)(9)其中，λ即为设计参数.结合式(8)、(9)，得到内模控制器为：(10)并有：(11)将原有PI控制器参数与内模控制器参数相比较，可变参数由2个缩减为1个，其关系式如下：若定义系统阶跃响应从10%～90%所需的时间为tres，则有近似式tres=ln9/λ；且参数λ近似的与系统闭环带宽的倒数成反比，这样便可获得参数λ得初始估计，并可根据需要在线调整.2.2 速度环设计事实上，在工业过程控制中，克服扰动是控制系统的主要任务，上一节中我们设计了针对电流环系统模型不确定且存在扰动的情况下的内模控制器，根据PMSM的运动方程：(13)可以看出，由于负载转矩的随变性，转速环中的负载扰动会比电流环中的更加强烈，文献[11-13]基于消除负载转矩的思想提出了几种抗负载扰动的控制方法.在这里我们引入一个更简单的抗负载扰动的电流控制策略.为本节设计控制器方便，重写电机运动方程：(14)首先，定义“有功阻尼”为：(15)自然阻尼的定义为负载转矩随转子机械角速度的变化量：(16)因为自然阻尼非常小，所以PMSM的运动方程极点十分接近原点，引入“有功阻尼”的概念后，可将闭环极点配置到期望的闭环带宽α上.当采用id=0的控制策略，并假定电机在空载(TL=0)的情况下启动，将有功阻尼带入到系统运动方程中，可得到系统线性化运动学方程：(17)对式(17)进行拉普拉斯变换得：(18)结合式(17)与式(18)，得出理想情况下的有功阻尼系数：(19)消去-α处极点，则系统即为由PI控制器构成的闭环系统，α为期望闭环带宽，转速环控制器的表达式为：(20)其中：可见，与传统的PI控制器参数整定相比，若不引入“有功阻尼”，则闭环带宽的选择就只能依靠公式αJ>>bn，此时，J就成为设计转速环控制器的唯一关键参数，而自然阻尼bn又会随着负载的变化而变化，因此Tis的选择就会变得十分困难. 2.3 抗积分饱和以上均是在线性理想情况下所设计的电流内模控制器及转速环PI参数，未考虑到控制量饱和所产生的非线性影响.由于内模控制的积分性质会导致控制器的输出饱和，系统退饱和时间加长，系统超调增大，而实际工业应用中是不容许过大的超调量出现的.因此，为解决由于积分饱和而导致的系统超调问题，本文选择积分箝位法进行抗积分饱和控制.积分箝位控制框图如图2.图2 积分箝位控制框图事实上，启动过程中的转速必然会存在超调现象，但这已经不是按照线性规律的超调，而是经历了饱和非线性区域后的超调，又可称为“退饱和超调”.退饱和超调量、上升时间和调节时间的计算公式分别如下：(21)式中，σrsat为退保和超调量，ΔSmax为转速跌落最大值，Sb为转速跌落量基准值，iqmax为电流限幅最大值，iL为负载电流，K=Kt/J为机械增益(其中Kt是转矩时间常数)，TΣs为转速环小惯性群近似后的时间常数，Ω为机械角速度，td是恢复时间.可见，给定转速越小、电流限幅值越大、负载越小，则退饱和超调量越大.3 仿真实验结果研究本文以永磁同步电机为研究对象，采用MatlabR2015a平台进行仿真实验，在Simulink下建立的PMSM双闭环调速系统仿真模型如图3所示.其中仿真电机参数设置为：极对数pn=4，定子电感Ld=5.25 mH，Lq=12 mH，定子电阻R=0.958 Ω，磁链φf=0.1827 Wb，转动惯量J=0.003 kg·m2，阻尼系数B=0.008 N·m·s.依据电流环带宽与电机时间常数之间的关系，即时间常数τ=min{Ld/R,Lq/R}，带宽λ=2π/τ，根据电机的参数可以计算得到λ=1 100rad/s，从而根据式(12)可以计算出电流环PI调节器的参数.另外，选取转速环的带宽为α=50 rad/s，将电机参数代入式(19)和式(20)可计算得到转速环PI调节器参数.需要说明，利用电机参数计算得出的PI调节器参数有时并不是最优的，在仿真过程中可以对参数进行调试，以获得最优控制效果.图3 系统整体仿真模型仿真条件设置为：参考转速Nref=1000r/min，初始时刻负载TL=0 N·m，在t=0.2 s时，负载转矩TL=10 N·m，仿真结果如图4、图5所示.(a) 传统FOC三相电流iabc变化曲线(b) 参数整定后三相电流iabc变化曲线(c) 结合抗积分饱和后三相电流iabc变化曲线图4 基于IMC原理参数整定PI调节器的三相PMSM矢量控制系统仿真结果图5 转速Nr变化曲线图4中(c)为使用本文方法所设计出的控制器后得出的系统三相电流变化曲线，(a)、(b)分别是参数整定后及传统矢量控制下的三相电流变化曲线.通过比对，可以明显看出改进后的方法使得电流整定速度更快.从图5可以看出，电机转速上升至参考转速1 000 r/min时，本文中所用方法显示的超调量明显降低，且仍具有快速的响应速度.具体动态参数如表1.表1 动态参数一览表控制方法动态参数上升时间/s调节时间/s超调量/%传统矢量控制0.0110.04222.3参数整定后的矢量控制0.0080.03920.1结合箝位积分法的控制0.0090.0121.7三种控制方法控制的系统稳态均无静差，且在t=0.2 s突加负载转矩的情况下，电机也能较快的恢复到给定参考转速值，说明所设计控制系统具有较好的动态性能和抗扰动能力.4 结论本文针对PMSM控制系统电流环中存在参数摄动、干扰等不确定因素，利用IMC 原理给出了结合电压前馈解耦的PI控制器；引入“有功功率”概念，对速度环参数进行重新整定；并加入积分箝位抗积分饱和法降低系统超调.仿真结果表明，本文中所提出的控制系统设计方法与传统的控制方法相比较，能更好的降低系统超调量，具有良好的鲁棒性及稳定性.但系统仍存在噪声干扰的问题，在接下来的研究中将进一步解决此问题，以期将该方法应用到高精密数控机床和高性能机器人等实际伺服系统中，提高系统的运行效率和控制精度，改善控制性能.参考文献【相关文献】[1]舒志兵.交流伺服运动控制系统[M].北京:清华大学出版社,2006.[2]李鹏,王胜勇,卢家斌,等.PI参数混合整定法在闭环矢量控制系统中的应用[J].智能系统学报,2013,8(5):446-452.[3]肖启明,杨明,刘可述,等.PMSM伺服系统速度环PI控制器参数自整定及优化[J].电机与控制学报,2014,18(2):102-107.[4]苏译,徐晓昂.基于改进遗传算法的PI整定在DTC中的应用[J].微特电机,2012,40(4):13-15.[5]赵志诚,文新宇.内模控制极其应用[M].北京:电子工业出版社,2012.[6]LI SHIHUA,GU HAO.Fuzzy adaptive internal model control schemes for PMSM speed regulation system[J].IEEE Transactions on Industrial Informatics,2012,(4):767-779.[7]GUOHAI LIU ,LINGLING CHEN ,WENXIANG ZHAO, et al.Internal model control 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基于STM32的永磁同步电机的控制共3篇基于STM32的永磁同步电机的控制1永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是一种极具应用前景的高性能电机，被广泛应用于交通工具、家电、机械设备等领域。

随着电动汽车、新能源等产业的发展，PMSM的控制技术也越来越受到关注。

本文将基于STM32单片机，介绍PMSM的控制过程和相关技术。

一、PMSM的基本原理PMSM的基本原理是将定子上的三相绕组和转子上的永磁体之间的电磁作用力转化为机械转矩。

其中，定子上的三相绕组通过交流电源得到三相交流电，产生旋转磁场。

转子上的永磁体则产生磁动势，与旋转磁场作用产生转矩。

为了使PMSM能够实现精确的控制，需要知道其电磁状态，即定子电流、转子位置等信息。

接下来，我们将介绍PMSM的控制过程和所需技术。

二、PMSM的控制过程1. 传感器获取PMSM的控制需要准确的电磁状态信息，因此需要安装传感器获取定子电流、转子位置等信息。

一般来说，采用霍尔传感器或编码器获取转子位置信息，采用霍尔电流传感器或电阻分压电路获取定子电流信息。

2. 位置估算针对没有安装位置传感器的情况，可以采用磁场观测器或滑模观测器等算法来实现位置估算。

3. 控制算法选择对于PMSM的控制算法，可以选择基于直流型或交流型控制的空间矢量调制（Space Vector Modulation，简称SVPWM）或PI控制等算法。

其中，基于直流型控制的SVPWM由于计算量小、实现简单，更适合嵌入式单片机平台。

4. 控制器的设计与实现选择STM32单片机作为PMSM控制器，需要进行硬件和软件的设计与实现。

在硬件设计方面，需要选择合适的器件如功率MOS管、光耦、保险丝等；在软件实现方面，需要编写电机控制程序，实现数据采集、控制算法等功能。

5. 闭环控制系统搭建为了保证PMSM控制精度，需要建立闭环控制系统。

一般由电流环、速度环、位置环组成。

PMSM电流环速度环位置环设计与实现中的心得体会（精选五篇）第一篇：PMSM电流环速度环位置环设计与实现中的心得体会一：电流环参数的调节1：PMSM传动控制系统中，电机运行速度范围很宽，电流频率范围从零到上百赫兹，要在这么宽的频率范围内准确地检测电机电流，常选用霍尔元件实现电机电流的检测。

霍尔检测方法优点：动态响应好，信号传输线性及频带范围宽等优点。

为保证电机对称运行，电流三相各反馈信道的反馈系数必须相等，这就要精心选择调理电路组件，仔细调整反馈回路参数。

信号调理电路使用模拟放大器时，放大器的零漂是影响电机低速运行性能的主要因素，要仔细调整放大器，将零点漂移控制在10mv以内。

2：PMSM调速系统需要电机有很宽的调速范围，达到10^4 ：1 以上，要在这么宽的速度范围内检测出电机的速度，以实现调速系统的控制确实是个很重要的问题。

尽管T法在低速时有很好的测速精度，但研究调速系统控制的论文极少见使用(T或M/T)法测速的，基本上都是采用M法测速。

实际上，当电机处于极低转速时，电机能否稳定运行不仅仅取决于位置传感器及其所送来的脉冲信号，还有速度调节器的作用，以及电流环与电机转子惯性环节的影响，所以，M法仍可用于低速范围内电机速度的检测与反馈。

3：电流调节器参数对电流环的动态响应具有决定性影响。

电流调节器比例系数越大，电流阶跃跟踪响应速度越快，响应的超调越大，振荡次数越多。

电流调节器的积分系数越大，电流阶跃跟踪响应的稳态误差越小，但太大会引起电流环振荡。

PMSM调速控制系统的电流环控制对象为PWM逆变器、电机电枢绕组、电流检测环节组成。

在实际系统运行过程中，电流环的相应受电机反电势的影响，电流环动态响应不好，为提高永磁同步电机调速系统电流环动态响应性能，抑制反电动势对电流环的影响，在实际系统电流调节器制作时，比例和积分系数均做了调整，增大比例系数，减小积分时间常数。

电流环响应若不加微分负反馈环节，电流环动态响应将会出现振荡与超调。

《永磁同步电机伺服控制系统的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，对于精确、快速和可靠的驱动控制系统需求日益增加。

其中，永磁同步电机（PMSM）伺服控制系统因其高效率、高精度和高动态响应等优点，在机器人、数控机床、航空航天等领域得到了广泛应用。

本文旨在研究永磁同步电机伺服控制系统的相关技术及其应用。

二、永磁同步电机基本原理永磁同步电机（PMSM）是一种利用永磁体产生磁场并由电机电流进行励磁控制的电机。

其工作原理是：当电机通电时，定子中的电流产生磁场，与转子上的永磁体相互作用，产生力矩，驱动电机转动。

PMSM具有高效率、高功率密度和良好的控制性能等特点。

三、伺服控制系统设计伺服控制系统是PMSM的核心部分，主要包括电流环、速度环和位置环三部分。

在伺服控制系统中，需要采用先进的控制策略和算法，以实现对电机的高精度控制。

（一）电流环设计电流环是伺服控制系统的内环，负责控制电机的电流。

为了实现高精度的电流控制，需要采用数字PID控制器等先进控制策略。

此外，还需要考虑电机的参数变化和外部干扰等因素对电流环的影响。

（二）速度环设计速度环是伺服控制系统的中环，负责控制电机的速度。

为了实现快速、平稳的速度控制，需要采用矢量控制等先进的控制策略。

此外，还需要考虑电机的负载变化和机械系统的动态特性等因素对速度环的影响。

（三）位置环设计位置环是伺服控制系统的外环，负责控制电机的位置。

为了实现高精度的位置控制，需要采用先进的算法和传感器技术。

同时，还需要考虑机械系统的非线性因素和外部干扰等因素对位置环的影响。

四、先进控制策略研究为了进一步提高伺服控制系统的性能，需要研究先进的控制策略和算法。

其中包括：无差拍控制、滑模变结构控制、神经网络控制和模糊控制等。

这些先进的控制策略可以有效地提高系统的动态性能、鲁棒性和适应性。

五、应用研究永磁同步电机伺服控制系统在机器人、数控机床、航空航天等领域有着广泛的应用。

其中，在机器人领域，PMSM伺服控制系统可以实现高精度的位置控制和速度控制，提高机器人的工作效率和精度；在数控机床领域，PMSM伺服控制系统可以实现高精度的加工和定位，提高产品的加工精度和质量；在航空航天领域，PMSM伺服控制系统可以实现高精度的姿态控制和轨迹跟踪等任务。

控制交流伺服系统的关键是实现电机瞬时转矩的高性能控制，对PMSM转矩控制的要求可归纳为响应快、精度高、脉动小、效率高等。

根据dq坐标系中的PMSM电机模型知，对电机输出转矩的控制最终归结为对交轴、直轴电流的控制。

为提高系统性能，PMSM速度伺服系统采用速度环和电流环双闭环结构，电流环为系统内环，速度环为系统外环。

作为多闭环控制系统，外环性能的实现依赖于系统内环的优化。

电流环是PMSM速度伺服系统中提高控制精度和响应速度、改善控制性能的关键。

为了达到伺服系统比较精确和快速的控制效果，必须保证相电流能够精确快速的实现采样。

在电流环的采样设计中，为了达到这种采样效果，我们采用一种自适应采样时刻调整技术，根据调制系数的不同，动态的调节采样时刻点，同时为了保证电流采样的实时性和快速性，利用TMS320F28069 MCU独有的CLA硬件结构框架，保证电流采样和数据处理的快速进行。

如下图所示：（1）低调制系数下，可用于采样电流时间段（2）高调制系数下，可用于采样电流时间段由图1和图2比较可知，在开关管通断时刻后，电流都有一段波动调整期，如若采样点设置在波动调整期内，则会直接影响电流采样结果的准确，而且随着调制系数大小的变化，该调整期的长短也会变化，导致可用于采样电流的时间段长度也发生变化，为了保证每次采样时刻点都落到可用于采样电流的时间段内，需要才用一种自适应采样时刻调整技术保证采样时刻点跟随载波系数的不同自适应的进行调整。

TMS320F28069特有的CLA（控制算法加速器）结构式一个32位独立的可支持单精度浮点运算的浮点运算CPU，凭借其低延迟的中断控制机制，可很好的实现对电流采样的控制和采样结果的实时读取。

这一特有的硬件结构通常被应用与实时性要求较高的控制场合。

在交流伺服系统中，采用CLA实现电流环的控制，可以很大的提高整个内环的相应速度，到达更高的响应频宽。

设计三环结构的伺服系统心得体会
设计三环结构的伺服系统需要考虑系统的稳定性、精度和响应速度等因素，以下是我个人的一些心得体会：
1. 控制环路设计：伺服系统的三个环路分别是位置环、速度环和电流环。

在设计这些环路时，需要考虑环路间的相互影响和稳定性要求，并保证环路之间的信号传递和控制精度。

2. 参数调整：伺服系统的参数调整非常重要，尤其是位置环和速度环的增益参数。

正确的参数设置有助于提高系统的稳定性和响应速度，但过高的增益可能导致系统震荡或不稳定，过低的增益则可能导致系统响应速度变慢甚至不可用。

3. 反馈传感器选择：伺服系统所使用的反馈传感器对于系统的性能至关重要。

常见的反馈传感器包括编码器、位置传感器等，要选择合适的传感器确保系统的精度和稳定性。

4. 电源和功率放大器设计：伺服系统的稳定性和响应速度受到电源和功率放大器的影响。

良好的电源设计和功率放大器选型可以提供稳定的电流供应和足够的功率输出，从而提高系统的性能。

总的来说，设计三环结构的伺服系统需要综合考虑多个因素，并进行合理的参数调整和硬件选型。

通过不断的实践和经验积累，可以逐步提高伺服系统的设计水平和性能。

PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制随着电力电子技术和计算机技术的不断发展，越来越多的电力驱动系统采用了永磁同步电机（PMSM）作为其驱动电机。

PMSM具有高效率，高功率密度，低噪音等优点，同时也面临着转子定位难、电磁干扰等难题。

因此，设计合适的控制策略对于保证PMSM系统的性能具有至关重要的意义。

在过去的几十年里，滑模控制（SMC）被广泛研究和应用于各种类型的电机控制中，其在鲁棒性和适应性方面表现出色。

然而，传统的SMC控制策略存在着快速调整引起的抖动现象，这对于PMSM系统输入电流、速度和位置的测量带来了很大的影响。

为了解决这个问题，我们提出了一种PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法（PMSM dual-loop smooth nonsingular terminal sliding mode control）。

该方法采用双环控制结构，分别控制电流和速度环，其中电流环采用SMC控制策略，速度环采用PID控制策略，并在两个环之间引入了平滑非奇异终端滑模控制器。

电流环控制器可以优化PMSM的转矩性能，减少转矩脉动，而速度环控制器对PMSM的运动精度和响应速度有较好的控制性能。

平滑非奇异终端滑模控制器可以消除因快速调整而引起的抖动，同时保持了干扰鲁棒性和系统适应性。

具体地，我们首先设计了电流环的SMC控制器，引入可逆饱和函数来抑制抖动。

接着，在速度环控制器中，引入PID算法，以便快速实现目标速度的跟踪。

然后，我们将SMC控制器和PID控制器之间引入平滑非奇异终端滑模控制器，以消除由于控制器间的参数不匹配和模型误差等原因引起的抖动。

最后，我们通过仿真和实验验证了该控制方法的有效性。

综上所述，本文提出的PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法可以有效地解决SMC 带来的抖动问题，并具有良好的速度和精度控制性能，能够有效提高PMSM系统的性能。

PMSM矢量控制电流环的个人心得首先，PMSM矢量控制电流环是一种基于数学模型的控制方法。

在PMSM控制系统中，电流环主要是用来控制电机的转矩和速度。

通过电流环，可以实现对电机电流的精确控制，进而实现对电机的转矩和速度的控制。

因此，对电流环的调试和参数设置非常重要。

在我的实践中，我发现在调试和参数设置过程中，需要仔细观察电流波形和PID参数的变化情况，根据实际需求进行调整。

其次，PMSM矢量控制电流环需要合理选择控制策略。

在实际应用中，有很多种电流环的控制策略可供选择，如PI控制、PID控制、模糊控制等。

我发现，在不同的应用场景下，选择不同的控制策略会有不同的效果。

在测速度较高或转矩要求较高的情况下，使用PID控制往往能够达到较好的控制效果。

而对于转速较低或转矩要求相对较低的情况，使用PI控制也能够实现较好的控制效果。

因此，在应用中需要根据实际情况选择合适的控制策略。

此外，PMSM矢量控制电流环需要合理设置控制参数。

在这个过程中，我观察到电流环的控制参数对系统的性能和稳定性有很大的影响。

在我的实践中，我通常会先进行一些初步的参数设置，然后通过实验和观察进行进一步的调整和优化。

在设置控制参数时，需要注意根据实际情况调整比例、积分和微分参数的值，使系统能够快速响应、稳定运行，并兼顾系统的抗干扰性能。

最后，PMSM矢量控制电流环需要进行系统的参数辨识和建模。

在实际应用中，系统参数往往会受到一些因素的影响，如温度、湿度等。

因此，对于控制系统的参数辨识和建模非常重要。

通过对系统参数的辨识和建模，可以更准确地进行控制参数的设置，并提高控制系统的性能和稳定性。

总之，PMSM矢量控制电流环是一种非常重要的电机控制技术，在实际应用中具有广泛的应用前景。

通过对PMSM矢量控制电流环的研究和实践，我对其有了一些个人心得。

希望我的一些体会和总结对PMSM矢量控制电流环的研究和应用有所帮助。

PMSM伺服系统速度环PI控制器参数自整定及优化肖启明;杨明;刘可述;贾下跖;秦洁【摘要】针对PMSM伺服系统PI参数自整定方法依赖系统数学模型精确度或优化时间长、整定效率低的问题，提出一种将基于模型和规则的参数自整定思想相结合的参数自整定及优化策略。

首先以伺服系统的数学模型为基础，利用速度环开环截止频率和相角裕度等频域性能指标来设计出一个较为适当的速度环PI参数；然后以ITAE为系统阶跃响应的评价函数，并在理论设计的PI参数附近利用二自由度迭代整定法搜索使评价函数获得最小值的速度环PI参数，从而得到使伺服系统工作在最优控制性能的PI参数。

实验结果证明，通过该方法优化后的速度环PI参数能使伺服系统具有良好的动态跟踪性能和较强的负载抗扰性。

%In order to solve the problem of PI parameters self-tuning about being dependent on accuracy of system mathematical model or long optimization time, a novel and practical parameters self-tuning and op-timization method for PMSM servo system was proposed. The method obtained optimal parameters of PI controller by combining parameters self-tuning ideas based on model and rules. Firstly, appropriate PI parameters by frequency-domain performance index was designed, such as cutoff frequency and phase margin of speed loop. Then with integrated time and absolute error (ITAE) as evaluation function, two-degrees-freedom iteration was utilized to seek PI parameters which made system obtain the minimum value of evaluation function in the vicinity of theoretical PI parameters. Thereby PI parameters were achieved which made PMSM servo system possess optimal control performance. The experimental results show that the optimized PIparameters makes PMSM servo system own good dynamic performance and load immunity.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】6页(P102-107)【关键词】永磁同步伺服系统;参数自整定;二自由度迭代法;PI控制器;频域设计法【作者】肖启明;杨明;刘可述;贾下跖;秦洁【作者单位】重庆三峡学院机械工程学院，重庆400410;哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江哈尔滨150001;中船重工集团第七○七研究所九江分部，江西九江332000;中电投江西核电有限公司，江西九江332000;中船重工集团第七○七研究所九江分部，江西九江332000【正文语种】中文【中图分类】TP2790 引言在伺服系统中，系统参数变化(如负载转矩或转动惯量的变化)可能会严重影响系统的控制效果，导致系统动态响应性能恶化甚至产生振荡［1］。