矢量控制中电流环和速度环PID参数设计指南

pid参数设置方法（原创实用版3篇）目录（篇1）1.PID 参数的概念与作用2.PID 参数的设置方法3.PID 参数的调试与优化4.PID 参数的应用实例正文（篇1）一、PID 参数的概念与作用PID（Proportional-Integral-Derivative，比例 - 积分 - 微分）参数是一种广泛应用于工业控制系统的闭环控制算法。

PID 算法通过计算偏差值（期望值与实际值之间的巟值）的比例、积分和微分值，然后对这三者进行加权求和，得到控制器的输出，从而实现对被控对象的调节。

PID 参数分别对应着比例、积分和微分控制器的增益，它们的设置直接影响到控制系统的性能。

二、PID 参数的设置方法1.试错法：通过不断尝试不同的 PID 参数组合，观察控制系统的响应，逐步优化参数设置。

试错法适用于参数变化范围不大的情况，但需要耗费较多时间和精力。

2.Ziegler-Nichols 方法：通过绘制 PID 参数与系统响应的关系曲线，找到使得系统达到临界振荡的参数组合，然后根据实际需求调整参数。

Ziegler-Nichols 方法适用于参数变化范围较大的情况，但需要专业技能和设备。

3.软件自整定法：利用控制软件内部的算法，根据系统的实时响应自动调整 PID 参数。

软件自整定法适用于参数变化范围较大的情况，但需要较高计算能力和实时性。

三、PID 参数的调试与优化1.调试：在控制系统运行过程中，观察系统响应，检查 PID 参数设置是否合理。

如有异常，需要及时调整参数。

2.优化：根据实际运行情况，对 PID 参数进行调整，以提高系统性能。

优化过程中要兼顾比例、积分和微分控制器的作用，避免过度调整导致系统不稳定。

四、PID 参数的应用实例1.温度控制系统：通过调节加热器的功率，控制温度在一定范围内波动。

2.速度控制系统：通过调节电机的转速，控制机械运动的速度。

3.液位控制系统：通过调节阀门的开度，控制液体的流量，保持液位在一定范围内。

foc(电机矢量控制)程序分块细解下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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79智慧工厂│SMART FACTORY│基于模糊PI的永磁同步电机矢量控制算法A Fuzzy Predictive Control Algorithm in the Permanent Magnet Synchronous Motor Vector Control• 南京铁道职业技术学院 杨飏 Yang Yang 顾建凯 Gu Jiankai摘 要：在永磁同步电机的矢量控制中，速度环和电流环存在动态响应不足、PI参数难以调整等问题。

通过对模糊PI算法深入研究，本文设计了一种模糊PI控制器，取代了传统的速度环PI控制器，仿真结果表明，采用模糊PI控制器的永磁同步电机调速响应更快，同时具备更好的动静态性能和抗干扰能力，体现该方案的可行性和正确性。

关键词：永磁同步电机 矢量控制 模糊PIAbstract：In the vector control of permanent magnet synchronous motor, the velocity loopand the current loop have insufficient dynamic response, PI parameter is difficult to adjustand so on. In this paper, a fuzzy PI controller is designed to replace the traditional speed loopPI controller. The simulation results show that the permanent magnet synchronous motorwith fuzzy PI controller is faster and has a faster response speed. Better dynamic and staticperformance and anti-interference ability, to mention the feasibility and correctness of theprogram.Key words：PMSM Vector Control Fuzzy Control【中图分类号】TP273+.4【文献标识码】A 文章编号1606-5123（2017）04-0079-031 引言随着磁性材料以及电力电子技术的发展，永磁同步电机广泛的被使用在各种传动设备中。

基于foc矢量控制的无刷直流电机控制器设计文章标题：基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计探索序无刷直流电机（BLDC）在各种应用中都得到了广泛的应用，由于其高效率、低噪音和低维护要求，成为了许多行业的首选。

在BLDC电机的控制中，FOC矢量控制技术已经成为了一种重要的控制方法。

本篇文章将全面探讨基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计的相关内容，旨在帮助读者更深入地理解这一技术并应用于实际项目中。

一、FOC矢量控制技术的概述在介绍基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计之前，首先我们需要了解FOC矢量控制技术的概念和原理。

FOC矢量控制是一种通过控制电机的电流和转子磁通实现对电机的高效、精准控制的技术。

在FOC矢量控制中，通过对电机的三相电流进行精准控制，可以实现电机的高效运行，降低能耗和提高性能。

1. FOC矢量控制的基本原理在FOC矢量控制中，电机的三相电流被分解为两个独立的分量：一个是沿着磁场转子磁通方向的磁通分量，另一个是与磁场垂直的转子电流分量。

通过对这两个分量进行独立控制，可以实现对电机的高精度控制，达到最佳的运行效果。

2. FOC矢量控制的优势相较于传统的直接转矩控制（DTC）技术，FOC矢量控制具有更高的控制精度和动态响应，能够更好地适应各种工况下的控制需求，对电机能效比提升和转矩波动降低等方面有着显著的优势。

二、基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计基于FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计是一个复杂而又具有挑战性的工程项目。

在设计过程中，需要考虑到电机的参数识别、闭环控制算法、硬件设计等多个方面的内容。

1. 电机参数识别在进行FOC矢量控制器设计之前，首先需要对电机进行参数识别。

这包括电机的定子电感、磁通链路和电阻等参数的准确测量和识别，这些参数的准确性将直接影响到FOC矢量控制的效果。

2. 闭环控制算法针对FOC矢量控制的无刷直流电机控制器设计，闭环控制算法是非常关键的一部分。

永磁同步电机矢量控制环路设计一、概述永磁同步电机是一种性能优越、效率高、体积小的电机，广泛应用于工业生产和家用电器中。

矢量控制技术是提高永磁同步电机性能的关键技术之一。

本文将围绕永磁同步电机矢量控制环路设计展开讨论。

二、永磁同步电机矢量控制基本原理永磁同步电机矢量控制是通过对电机定子和转子磁链定向控制，实现电机电流和电压的精准控制，从而实现电机速度和转矩的精确调节。

1. 电机数学模型永磁同步电机的数学模型可以用d-q坐标系描述，其数学模型如下：$u_d=Ri_d+\frac{d\lambda_d}{dt}-\omega\lambda_q$$u_q=Ri_q+\frac{d\lambda_q}{dt}+\omega\lambda_d$$\frac{d\lambda_d}{dt}=-\frac{p}{L_d}\lambda_d+u_d-Ri_d$ $\frac{d\lambda_q}{dt}=-\frac{p}{L_q}\lambda_q+u_q-Ri_q$ $\lambda_d=L_di_d$$\lambda_q=L_qi_q$其中，u_d、u_q为电机的d轴和q轴输入电压，i_d、i_q为电机的d 轴和q轴电流，$R$为电机的电阻，$L_d$和$L_q$为电机的d轴和q轴电感，$\lambda_d$、$\lambda_q$为电机的d轴和q轴磁链，$\omega$为电机的转子速度。

2. 矢量控制基本原理矢量控制通过对电机定子和转子磁链进行定向控制，分别控制d轴电流和q轴电流，从而实现对电机的速度和转矩精准控制。

具体而言，矢量控制需要经过磁链观测、转子位置估计、坐标变换、电流控制等步骤。

三、永磁同步电机矢量控制环路设计永磁同步电机矢量控制环路设计包括电流环和速度环两个部分。

1. 电流环设计电流环主要实现对d轴和q轴电流的精确控制，保证电机的磁链定向和电流大小。

电流环的设计需要考虑电机的动态特性和稳态特性，以及控制器的实现效率和稳定性。

一、概述随着工业自动化的发展和电动汽车的普及，无刷电机作为一种高效、可靠、具有良好控制性能的驱动器件，得到了广泛的应用。

而无刷电机的性能优劣直接受到矢量控制器参数的影响。

本文将针对无刷电机矢量控制器参数进行探讨。

二、矢量控制器参数的作用1. 控制器增益参数：用于调节电流环和速度环的响应速度，增益参数过大容易引起系统震荡，过小则容易使系统失稳。

2. 调速环比例、积分系数：用于调节速度环的静态误差和动态响应特性，参数设置不当将影响电机的速度控制性能。

3. 空间矢量调制参数：影响电机的输出电压波形，直接影响电机的输出扭矩和效率。

4. 调制方式：影响电机的工作效率和转矩波动，常见的调制方式有正弦波调制、空间矢量脉宽调制等。

5. 限流、限压参数：用于限制电机的最大电流和电压，防止电机过载和损坏。

三、参数调试方法1. 根据电机的特性曲线和设计要求，选定合适的增益参数，并通过试错法进行调试，观察系统的响应性能。

2. 根据电机的动态特性和稳态误差要求，调节速度环的比例、积分系数，使系统达到理想的速度控制性能。

3. 通过仿真软件进行空间矢量调制参数的优化，得到最佳的输出电压波形和电流波形。

4. 根据电机的额定电流和电压，调节限流、限压参数，保护电机不受过载和过压的影响。

5. 对不同的调制方式进行对比实验，选定最适合电机特性的调制方式。

四、参数优化策略1. 结合实际应用场景，选择合适的控制器增益参数和调速环参数，使系统具有良好的鲁棒性和响应性能。

2. 采用先进的控制算法和优化方法，对空间矢量调制参数进行精确调优，提高电机的效率和动态响应性能。

3. 根据电机的负载特性和工作环境，合理选择限流、限压参数，使电机在各种工作条件下都能稳定可靠地工作。

五、实例分析以某款无刷电机为例，通过实际调试和优化，得到了一组最优的矢量控制器参数。

该电机在低速大扭矩和高速稳定性能下都表现出色，具有良好的效率和动态响应性能。

六、结论矢量控制器参数对无刷电机的性能具有重要影响，通过合理选择和优化参数，可以使电机在不同工况下都能获得良好的控制性能和工作稳定性。

主题：应用探讨—调试变频器时速度环的PI参数如何设置和优化不论是普通变频器还是高性能变频器，都为用户提供了速度优化功能，那么在什么情况下需要设置此功能，如何设置，对于非控制行业人员也许是比较困难理解的问题，在此开设本话题，力争采用通俗易懂的方式，通过讨论来让大家更深刻理解优化功能，更好使用变频器的优化功能。

此次集中探讨将持续至9月10日，其中有突出表现的网友将获得加倍精华奖励积分；最终所有有效留帖的网友将获得加倍发帖积分；根据交流情况，会酌情赠送小礼品。

交流结束后也将专门整理重要内容，供广大网友分享参考。

预祝大家交流愉快，收获丰富！2010-08-02 16:49:34 发信引用收藏(5)楼主鹅卵石侠圣经验值: 2151发帖数: 1493 金币: 151 所发精华帖主题：回复:应用探讨—调试变频器时速度环的PI参数如何设置和优化好选题，我一直也想了解变频器PI参数如何设置的技巧，如阶跃给定后应该得到怎样的响应曲线。

2010-08-0309:08:53发信引用收藏 1 楼lt555游民经验值: 210发帖数: 57 金币: 47 所发精华帖主题：回复:应用探讨—调试变频器时速度环的PI参数如何设置和优化1.在装置内控方式下设置以下参数 P634.01=190基本速度给定 P634.02=203 速度振荡给定2.设置振荡环节和模拟输出口参数名意义设定值说明 P480 正向振幅 5% -200/200 P481 正向振幅时间 2S 0-300S P482 反向振幅 0% -200/200 P483 反向振幅时间 2S 0-300S P750 1415端子输出 K203(给定振幅) 模拟输出3 P755 1617端子输出 K167(实际速度) 模拟输出4 3.将装置合闸且运行使能3738高电平后从P402加入给定速度当速度稳定后加入P480振幅5%速度振荡开始根据速度波形调节速度环PI增益 P225P226P228等相关参数直到获得满意的动态响应. 测试过程应保证速度环不饱和.在适当时候使能速度环PI参数自适应功能.停车时应先撤消振幅后再通过速度给定P402给定为0。

超实用的PID参数设置及调节方法及原理介绍（实践版）方法一:PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小。

PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s压力P: P=30~70%,T=24~180s,液位L: P=20~80%,T=60~300s,流量L: P=40~100%,T=6~60s。

我在手册上查到的，并已实际的测试过，方便且比较准确应用于传统的PID1。

首先将I，D设置为0，即只用纯比例控制，最好是有曲线图，调整P值在控制范围内成临界振荡状态。

记录下临界振荡的同期Ts2。

将Kp值=纯比例时的P值3。

如果控制精度=1.05%，则设置Ti=0.49Ts ； Td=0.14Ts ；T=0.014 控制精度=1.2%，则设置Ti=0.47Ts ； Td=0.16Ts ；T=0.043 控制精度=1.5%，则设置Ti=0.43Ts ； Td=0.20Ts ；T=0.09 朋友，你试一下，应该不错，而且调试时间大大缩短我认为问题是，再加长积分时间，再减小放大倍数。

获得的是1000rpm以上的稳定，牺牲的是系统突加给定以后系统调节的快速性，根据兼顾原则，自己掌握调节指标吧。

方法二:1．PID调试一般原则a.在输出不振荡时，增大比例增益P。

b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。

c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。

2．一般步骤a.确定比例增益P确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。

输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。

矢量控制的PI 调节1矢量控制的基本概念从直流电机调速原理知道，改变f F （即励磁电流f i )或a F （即电枢电流a i )的大小，都能调节直流电机的转速n 。

当f F 和a F 垂直时，如果忽略电枢反应对磁路饱和的影响，单独改变f F 或a F ,可以做到互不影响，这样就可以通过改变其中的一个磁动势独立调节转速,使直流电机具有较理想的调速特性。

这种互不影响特性称为f F 或a F 之间的解耦控制。

这种调速的方法称为矢量控制法。

对于同步电机，我们只要站在同步电机转子上来观察和处理a F 和f F ，即我们通常使用的将静止坐标变换到同步旋转坐标来分析，所以我们完全可以将控制直流电机的方法，即所谓的矢量控制，用到交流电机上.在矢量控制中，不用磁动势来进行分析运算，而用它产生的电流或者电动势、电压进行分析运算。

2 坐标变换2.1三相—两相（3/2）变换或两相-三相（2/3）变换如图 2.1,本来电枢磁动势a F 是由定子三相交流电流产生的，现在等效为以同步速旋转的直流电流a i 产生的。

这就需要进行各有关物理量之间的变换。

从图2.1可以看出a i 在以同步速旋转的M 、T 坐标系里有两个变量，即M i 和T i ,而定子三相交流电流有三个变量，a i 、b i 和c i 。

由于定子绕组与定子电流均为三相对称，其电流0a b c i i i ++=，可见，实际也只有两个变量。

为此,首先将定子三相对称电流转换为定子两相对称电流.其转换的原则是，转换前后，其电枢磁动势性质保持不变。

这就是说，由定子三相对称交流产生的电枢磁动势a F ，与两相对称交流电流在两相对称绕组里产生的磁动势彼此相等，依次求出它们之间的转换关系,两相对称交流电流用a i 、i β表示。

图2。

1 各坐标轴系由三相转换为两相，称为（3/2)变换,用矩阵表示为：1033a a b i i i i β⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ 公式2。

永磁同步电动机的数学模型和矢量控制1.坐标变换原理（1）坐标系介绍三种：三相静止坐标系（abc）、两相静止坐标系（αβ）以及同步旋转坐标系（dq）（2）坐标变换主要目的是为了将交流电机的物理模型等效地变成直流电机的物理模型，使控制大大简化。

不同电机模型等效的原则是：在不同坐标系下产生的磁动势相同。

三相静止坐标系与两相静止坐标系之间转换为方便起见，取α轴与A轴重合，设三相系统每相绕组的有效匝数为N3，两相系统每相绕组的有效匝数为N2，各相磁动势均为有效匝数及其瞬时电流的乘积。

交流电流的磁动势大小随时间耳边，图中磁动势矢量的长短是任意画的。

设磁动势波形是正弦分布，当三相磁动势与两相磁动势相等时，两套绕组瞬时磁动势在α、β上的投影应当相等。

为了便于求反变换，最好将变换阵表示成可逆的方阵。

为此，在两相系统上人为地增加一相零轴磁动势N2i，并定义为将以上三式合在一起，写成矩阵形式，得式中是三相坐标系变换到两相坐标系的变换阵。

满足功率不变条件时应有显然，两矩阵的乘积应该为单位阵，由此求得这就是满足功率不变约束条件时的参数关系。

由此得到在实际电机中并没有零轴电流，因此实际的电流变换式为如果三相绕组是星形不带零线接法则整理得●两相静止/两相旋转变换●由三相静止坐标系到任意两相旋转坐标系上的变换2.永磁同步电动机的数学模型当永磁同步电动机的定子通入三相交流电I时，电枢电流在定子绕组电枢电阻RS 上产生电压降IR。

由三相交流电流I产生的旋转电枢磁动势Fa，及建立的电枢磁场aφ，一方面切割定子绕组并在定子绕组中产生感应反电动势a E，另一方面以电磁力拖动转子以同步转速n旋转。

电枢电流I还会产生仅与定子绕组相交链s的定子绕组漏磁通。

并在定子绕组中产生感应漏电动势Eσ。

此外转子永磁极产生的磁场0φ以同步转速切割定子绕组，从而产生空载电动势0E。

因此永磁同步电动机运行时的电磁关系如下所示：该变换将转子两相旋转坐标系中的量直接变换到定子三相静止坐标系中，对电流、电压、磁链都适用、由此可得：由转矩方程可以看出来，永磁同步电机的电磁转矩基本上决定于定子交轴电流分量和转子次梁。

第26卷 第4期2019年4月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.262019 No.4永磁同步电机矢量控制电流环设计王健健（苏州大学 机电工程学院，江苏 苏州 215006）摘 要：介绍了永磁同步电机旋转坐标轴下的动态等效电路，并给出了矢量控制系统中的电流环设计方法，结合了以TI公司的TMS320F28335型DSP为主控的硬件对其转矩电流响应进行了详细分析与设计，验证了通过本文方法计算出的电流环参数可满足永磁同步电机高性能的矢量控制。

关键词：永磁同步电机；电流环设计；解耦；矢量控制中图分类号：TH文献标志码：APermanent Magnet Synchronous Motor Vector Control Current Loop DesignWang Jianjian（School of Mechanical and Electric Engineering, Soochow University, Jiangsu, Suzhou, 215006,China）Abstract：This paper introduces the dynamic equivalent circuit of the permanent magnet synchronous motor rotating coordinate axis, and gives the current loop design method in the vector control system. It combines the torque of the hardware controlled by TI's TMS320F28335 DSP. Response, detailed analysis and design, verified that the current loop parameters calculated by this method can meet the high-performance vector control of permanent magnet synchronous motor.Key words：permanent magnet synchronous motor；current loop design；decoupling；vector control收稿日期：2019-02-14作者简介：王健健（1986-），男，江苏苏州人，在职研究生，主要从事新能源汽车用永磁同步电机控制系统研究与设计工作。

西门子标准变频器控制方法描述第一节速度矢量控制（MM440）在矢量控制中，速度控制器影响系统的动态特性。

特别是恒转矩负载，速度闭环控制有利于改善系统的运动精度和跟随性能。

在矢量控制过程中，速度控制器的配置是重要的环节。

根据速度控制器的反馈信号来源，可以将速度矢量控制分为带传感器的矢量控制(VC)与无传感器的矢量控制(SLVC)两种。

编码器的反馈信号(VC)：P1300=20观测器模型的反馈信号(SLVC)：P1300=21在快速调试和电机参数优化的过程中，变频器会根据负载参数自动辨识系统模型，建立模型观测器，在没有传感器的情况下，系统也会根据输出电流来计算当前速度，作为速度反馈来构成速度闭环。

速度控制器的设定方式（P1460,P1462,P1470,P1472）手动调节可根据经验对速度控制器的比例与积分参数进行整定PID自整定设定参数：P1400当P1400.0=1,使能速度控制器的增益自适应功能，即根据系统偏差的大小来自动调节比例增益系数Kp。

在弱磁区，增益系数随磁通的降低而减小。

当P1400.1=1,速度控制器的积分被冻结，只有比例增益，即对开环运行的电动机加上滑差补偿。

优化方式自整定通过设置P1960=1,变频器会自动对速度控制器的各参数进行整定。

第二节 转矩控制（MM440）矢量控制分为速度矢量控制与转矩矢量控制，转矩控制与速度矢量控制的主要区别是闭环调节是基于转矩物理量进行运算的。

在某些特殊的场合，系统对变频器输出转矩的要求比较严格。

因此在MM440变频器中又实现了转矩设置功能。

同速度矢量控制一样，转矩控制也分为无传感器矢量控制和带传感器的矢量控制。

在无传感器的转矩控制过程中，系统根据观测器模型来计算当前频率，与加速度转矩控制输出频率进行预算后，反馈到调制器。

带传感器的转矩控制，将编码器测得的信号与观测器模型进行运算后直接反馈到调制器。

一速度控制与转矩控制的切换通过设置P1501=1,或者P1501=722.X来实现速度控制到转矩控制的切换。

foc算法的算法类型-回复着眼于中括号内的主题，本文将介绍FOC算法的算法类型以及其工作原理。

FOC（Field-oriented Control）是一种控制电机的方法，它通过将电机转子坐标系与定子坐标系进行转换，使得电机转矩与磁通分离控制，从而达到更高的控制精度和效率。

一、FOC算法类型在FOC算法中，主要涉及到以下几种算法类型：1. 电流环控制算法：电流环控制算法是FOC算法中最基础的控制算法，它通过控制电机的电流大小和相位来实现转矩和转速的控制。

电流环控制算法可以采用简单的比例积分（PI）控制器或者更复杂的模型预测控制（MPC）算法来实现。

2. 速度环控制算法：速度环控制算法是在电流环控制算法的基础上进一步实现对电机转速的闭环控制。

速度环控制算法可以根据电机转速的反馈信号与期望转速进行比较，通过调整转矩值来实现转速闭环控制。

3. 转矩环控制算法：转矩环控制算法是在速度环控制算法的基础上进一步实现对电机转矩的闭环控制。

转矩环控制算法可以根据电机转矩的反馈信号与期望转矩进行比较，通过调整电流值来实现转矩闭环控制。

4. 空间矢量调制算法：空间矢量调制算法是FOC算法的关键之一，它通过改变电机的三相电流的大小和相位来控制电机的转矩和磁通。

空间矢量调制算法可以从数学模型的角度来描述，通过空间矢量变换和矢量控制器来实现。

以上所述的算法类型并不是相互独立的，它们通常是紧密结合在一起的。

在FOC算法中，电流环控制算法是最基础的控制算法，其他的算法类型都是在电流环控制算法的基础上实现的。

因此，电流环控制算法的性能对整个FOC算法的性能起着关键的作用。

二、FOC算法工作原理FOC算法的工作原理可以简要地归纳为以下几个步骤：1. 采集电机的相关参数：在使用FOC算法控制电机之前，需要对电机的相关参数进行采集，包括电机电感、转子惯量、转矩系数等等。

2. 转矩和磁通分离：FOC算法的核心思想是将电机的转矩和磁通分离控制，即通过改变电机的磁通来实现对转矩的控制。