速度环pi参数

异步电机控制系统PI参数计算 对于一个控制系统，在设计PI调节器的参数时，应该先根据系统的传递函数计算出PI参数的数量级，然后根据系统的响应性能进一步优化PI参数值。 下面以异步电机控制系统电流环PI参数推导为例，讲解异步电机控制器PI参数的设计方法。

1. 异步电机的矢量控制电流环和转速环 异步电机的矢量控制电流环和转速环如上图所示。 上述控制量的传递过程是：给定转速与反馈转速进行转速PI调节输出sq*i，给定

电流与反馈电流经过电流控制器的PI调节后生成给定电压信号sq*U，此电压信号用于产生转子磁链，要计算控制器的PI参数值，首先要计算出相关的传递函数，再利用PI调节器对系统进行校正，根据给定的和n计算出KP和Ki值。

下面推导电流环sq*U与rd的传递函数。 矢量控制系统已有几种方案获得成功应用，包括转子磁场定向矢量控制、气隙磁场矢量控制、定子磁场矢量控制，所谓磁场定向就是规定d轴与磁场方向的关系，当取d轴与转子磁场方向重合时，就是转子磁场定向当取dq坐标系的旋

转速度与定子磁场同步旋转速度相同时，此时转子磁通在q轴的分量为零，目前应用最广泛的就是按转子磁场定向的矢量控制。 此时： rrmrd 2.38 0rtrq 2.39

1s 2.40

磁链方程：rdmsdsiLiLsd

rqmsqsiLiLsq 2.41

rdrsdmiLiLrd 0sqrqrsqmiLiL 由以上四式解出rdi、rqi与sdi、sqi的关系：

rsqmrqLiLi 2.42

)(1sdmrdrrdiLLi 2.43 根据文件上《异步电机dq坐标系上的数学模型推导》得出： sqdqssdsdssdPiRu

sddqssqsqssqPiRu 0rdrdrrdPiRu 2.44 0rddqrrqrrqiRu 在鼠笼式异步电机中rdu、rqu为0。

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第五章 功能参数表

FP-00设定非0值,即设定了参数保护密码,参数菜单必须在正确输入密码后才能进入，将FP-00设定为

0即可取消密码。

功能码中符号说明如下：

“○”：表示该参数的设定值在变频器处于停机、运行状态中，均可更改；

“×”：表示该参数的设定值在变频器处于运行状态中，不可更改；

“*”：表示该参数的数值是实际检测记录值，不能更改；

“—”：表示该参数是“厂家参数”，仅限于制造厂家设置，禁上用户进行操作。

功能参数简表 F0组 基本功能组

代号 名称 设定范围

最小单位

出厂设定

值 更改 序号

F0-00 控制方式 0：无速度传感器矢量控制（SVC）

1：保留

2：V/F控制 1 0 × 0

F0-01 命令源选择源 0：操作面板运行命令通道（LED灭）

1：端子运行命令通道（LED亮） 1 0 ○ 1

F0-02 频率源选择 0：数字设定（不记忆）

1：数字设定（记忆）

2：脉冲设定（DI4输入有效）

3：AI1

4：AI2

5：多段速 1 0 × 2

F0-03 辅助频率源选择 0：无效

1：有效（辅助频率源为AI2，并且仅对

应F0-02选择为0，1，2） 1 0 × 3

F0-04 数字设定预置频

率 0.00～上限频率（对频率源为数字设定

有效） 0.00Hz 50.00Hz ○ 4

F0-05 加速时间 0.0s～3000.0s 0.1 20.0S ○ 5

F0-06 减速时间 0.0s～3000.0s 0.1 20.0S ○ 6

F0-07 V/F曲线选择 0：直线V/F曲线

1：保留

2：平方V/F曲线 1 0 × 7 33

F0-08 V/F控制转矩提

升

0.0：（自动）

0.0%～30.0% 0.1% 0.0% ○ 8

F0-09 DI1端子功能选

择 1 1 × 9

F0-10 DI2端子功能选

择 1 4 × 10

F0-11 DI3端子功能选

择 1 12 × 11

参数号初始设定值参数设定描述5241~52445000刚性攻丝主轴最大速度5261~5264400刚性攻丝加减速时间常数，可调整（200~1000）404410刚性攻丝时速度比例增益405250刚性攻丝时速度积分增益408570刚性攻丝时的电机电压4016#41电机电压可变控制4065~40684000刚性攻丝时的主轴位置增益52804000刚性攻丝时的攻丝轴位置增益43449800先行前馈系数4037100速度前馈系数5203#21刚性攻丝中前馈有效5204#01显示诊断453530020刚性攻丝中攻丝轴的到位宽带530120刚性攻丝中主轴的到位宽带24203#01FSSB 高速刚性攻丝（CNC）功能有效2429#10/0/1FSSB 高速刚性攻丝（伺服轴）功能有效（一般是Z轴）4549#11FSSB 高速刚性攻丝（主轴）功能有效242041与伺服轴同步的主轴的主轴编号26105000FSSB 高速刚性攻丝中的伺服轴位置增益，可调整（3000~10000）2005#11/1/1前馈功能有效4353#61磁束增强功能412424320磁束增强完成水平/磁束增强系数：No 4124=24320 +MIN(255,√(((No.4111)/100)^2+1 )×0.9×100)4099300电机励磁的延迟时间4000#20磁通控制功能关闭4105/磁通控制参数：No.4105=300/(π×No.4113)×100041670磁通控制参数2423#20FSSB高速刚性攻丝反向动作补偿功能关闭26130FSSB高速刚性攻丝反向动作补偿量（设定单位：0.01%，10000相当于放大器最大电流）5206#11智能刚性攻丝功能位开启52140刚性攻丝同步误差允许范围值46610主轴停止允许误差46660智能刚性攻丝铃型加减速时间，标准设定值=0；设定值范围0~18046680智能刚性攻丝扭矩指令上限值，标准设定值=0；设定值范围0~10026110智能刚性攻丝速度前馈系数FSSB智能刚性攻丝参数初始设定值（建议设定值）参数号初始设定值参数设定描述18255000伺服位置增益2004100000011HRV2控制有效2003#31速度环PI控制有效2006#41速度反馈的取入 1ms 有效2013#01HRV3电流控制有效2422#41HRV+控制有效2016#31停止时比例增益可变功能有效2017#71速度环路比例项高速处理功能有效20210负载惯量比（速度环增益）20670TCMD滤波器2107150切削时速度环路增益倍率21192(1um检测单位)20(0.1um检测单位)停止时比例增益可变功能：停止判断水平（设定值取决于检测单位）21785000伺服位置增益（快移用）2202#11切削/快移速度环增益切换功能有效2203#21电流环1/2 PI控制功能有效2213#61切削/快移位置环环增益切换功能有效2283#01切削时高速HRV（HRV3)电流控制有效2334150电流增益倍率2335200速度增益倍率1602#31插补前加/减速方式中的插补后加/减速为铃型加/减速1602#61插补前加/减速方式中的插补后加/减速为直线型加/减速1610#01切削进给或空运行的加/减速采用直线型加/减速1610#11切削进给或空运行的加/减速采用铃型加/减速1660700插补前加/减速的每个轴的允许最大加速度1732100基于圆弧插补下的加速度的减速功能的下限速度1735525基于圆弧插补下的加速度的减速功能中的各轴的允许加速度1737525AI 轮廓控制的加速度的减速功能中的各轴的允许加速度1738100AI 轮廓控制的加速度的减速功能的下限速度176912插补前加/减速方式中的切削进给插补后加/减速的时间常数177248插补前铃型加/减速的加速度变化时间1783400基于拐角的速度差决定速度的允许速度差11236#11智能重叠功能有效1124816智能重叠时间常数1800#31快移前馈控制有效2005#11前馈有效2069100快移时速度前馈系数20929800快移时先行前馈系数214410000切削时先行前馈系数2145100切削时速度前馈系数2214#41切削/快移前馈切换功能有效2415#11前馈时机调整参数的默认设定值有效伺服调整相关参数初始设定值（建议设定值）伺服刚性相关参数初始设定值

No.4Apr.2021第4期2021年4月组合机床与自动化加工技术Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Techninue文章编号：1001 -2265(2021)04 -0096 -04 DOI: 10.13462/j. cnki. mmtamt. 2021.04. 023伺服系统转动惯量辨识及控制器PI参数优化孙彦瑞，苏成志（长春理工大学机电工程学院，长春130000）摘要:在机器人运行时，为了使伺服电机在最优性能下达到目标速度、在工作过程中有着更强的抗 扰动能力，并避免出现震荡、谐振的状况，从而造成机器人运行时动态稳定性严重降低。提出一种 基于非线性动态学习因子的粒子群优化算法，对普通粒子群优化算法进行改进。该算法以伺服系 统控制模型中的速度控制器为核心，实时辨识负载转动惯量值，使伺服系统内部控制参数根据实际 工况调节；运用该辨识值，通过计算得到速度控制PI参数值，并实时修正速度控制器PI参数值。 MATLAB/SIMULINK仿真结果表明，与传统的粒子群优化算法相比，无论在电机启动过程中、还是 负载扰动下，该方法都具有更快的响应速度、更高的控制精度以及更强的抗干扰能力。关键词：转动惯量；非线性动态学习因子；粒子群优化算法；速度控制器PI参数中图分类号:TH166 ；TG506 文献标识码:AServo System Inertia IdenhPcahon and Controller PI Parameter OptimizationSUN Yan-rui, SU Cheng-zhi(School of Mechanical and Electrical Engineering, Changchun Univvrsity of Science and Technolo/y , Changchun 130000, Ch/ia)Abstrach: During the operation of the robot, in order to make the servo motor achieve the target speed un­der the optimal performance, and have stronger anti-disirbance ability in the working process, and to a­void the prob—m of vibration and resonance, resulting in a serous reduction in the dynamic stability of the robot. The coniol model of servo motor is analyzed, and a particle swarm optimization algorithm based on nonlmear dynamic learning factor is proposed. The algorithm ties the speed conioller in the servo system coniol model as the core, and can identify the loadz moment of inertia in real time, so that the internai control parameters of the servo system can be adjusted according to the acial condbions. By using the i­dentification value, the PI parameter value of the speed control is obtained through calculation, and the PI parameter value of the speed conioller is corrected in real time. The results of MATLAB/SIMULINK sim­ulation show that compared with the traditional pakWle swarm optimization algorithm, this method has fas­ter response speed, higher control accuracy and stronger anti-interference ability, whether in the motor sha+hing p+oceso+unde+hheload dishu+bance.Key wois: moment of inertia ； nonlinear dynamic learning factor ； particle swarm optimization tgoriim ； speed conho le+PIpa+amehe+0引言机器人在运行时，每个轴的负载转动惯量与负载 扭矩随着机器人的姿态的变化而变化;伺服系统对负 载转动惯量的辨识精度、辨识快慢，决定着伺服系统运 行的稳定性、精确性与快速性。伺服系统不能精确、高 速地辨识负载转动惯量,在机器人运行时电机容易出 现振荡与谐振的现象，控制系统内部参数与实际工况 不符）如果转动惯量辨识值过大可能使系统不稳定, 响应慢;如果转动惯量辨识值过小，系统响应会加快, 但系统会产生超调或震荡的现象，甚至会造成低速时 的转矩脉动的现象⑴）针对此问题，如何更好地实时伺服系统负载转动惯量 , 伺服系统运不稳定的关键）国内外的很多学者对伺服系统转动惯量的辨识已 经研究出了很多的成果。Kweon T J等采用全阶Luen- bergeg观测器［2］,其中全阶观测器会受到转动惯量的 初始值影响，并且在最严重的情况下,系统将会不稳定 运行。Guo Y运用模型参考自适应方法（MRAS）来对 转动惯量进行辨识［3］，该方法需要高精度的速度信息， 并且低速时有很大的误差）Campos M D采用卡尔曼收稿日期：2019 -11 -26；修回日期：2019-12-17*基金项目:国防基础科研计划资助（JCKY2019411B001）作者简介:孙彦瑞（1993—）,男，内蒙古通辽人，长春理工大学硕士研究生，研究方向为机电系统控制理论与技术，（E - mli） wolni/a270@163• com；通讯作者:苏成志（1977—），男，长春人，长春理工大学教授，博士，研究方向为机电系统控制理论与技术，（E - mli） suchengzhi@ cush edu. cn