本帖最后由 樱桃牛肉丸 于 2024-2-1 16:53 编辑
#技术资源# PID控制 PID控制应该算是应用非常广泛的算法，被广泛应用于工业工程控制。在工程实际中，应用最多的调节器控制规律为比例，积分，微分控制，简称PID控制，它实际上算是一种算法。其原理框图如下所示：
比例控制： 成比例地反映控制系统的偏差信号，P参数越大比例作用越强，动态响应越快，消除误差的能力越强。但实际系统是有惯性的，控制输出变化后，实际值变化还需等待一段时间才会缓慢变化。由于实际系统是有惯性的，比例作用不宜太强，过大比例系数不仅会使系统的超调量增大，而目会使系统稳定裕度变小，甚至不稳定。
举个例子，假设我们需要把水位稳定在A处，而实际在B处，那么水位差值Diff=A-B，那么这个时候需要往里面加水量为Kp*Diff，Kp就是比例控制系数。如果A>B，Diff为正，就往里加水；反之，Diff为负，就从里面舀水。那么只要预期水位和实际水位有差值，通过加减水来调水位。在整个过程中，如果Kp的值比较大，从B水位达到A水位的速度快，但是在B水位已经接近A水位时，系统会产生比较大的震荡；如果Kp的值比较小，B水位在接近A水位时系统震荡小，但是从B水位达到A水位的速度慢。所以P参数的大小应在以上定量计算的基础上根据系统响应情现场调试决定，通常将P参数由大向小调，以能达到最快响应又无超调(或无大的超调)为最佳参数。 积分控制： 积分控制部分主要作用是用于消除静差，提高系统的无差度。比例控制只能尽量将Diff调节到0，而微分的作用是将曲线的斜率控制到0则停止对其作用，但斜率为0的时候Diff并不一定为0。这时，就需要积分来起作用。只要Diff不为0就会存在静差，只要存在静差那么积分就会对系统就会产生影响，直致系统的Diff值为0，从而PID控制在理论上达到一个非常精确的控制效果。 微分控制： 反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号。但在FOC算法中，不管是ID或者IQ，只用了PID控制器中的PI。 这是因为PID 控制器的微分项 (D) 用来增强控制器对误差信号变化速率的响应速度;如果使用了D项，)将导致PWM占空比的过度变化，将影响算法的运行，并产生过电流断电。 SVPWM控制： SVPWM全称是Space Vector Pulse WidthModulation，直译过来就是空间矢量脉冲宽度调制，空间矢量指的就是我们合成的电压是空间维度上的矢量电压。前面我们讲过，电机的三相正弦电压矢量合成了旋转的大小不变的旋转电压矢量，这个旋转电压矢量就是我们SVPWM所讲的空间矢量。 由三相逆变器的六个开关元件（MOS管)）组成的特定开关模式使输出电压波形尽可能接近于理想的正弦波形。着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。
FOC控制原理： 首先对电机三相电流进行采样得到: ia、ib、ic; 然后将ia、ib、ic经过clarke变换得到iα，iβ;将iα，iβ经过park变换得到iq，id;计算iq.id和其设定值Iq_Ref，id_Ref的误差，将上述误差输入到两PID(只用到PI)控制器，得到输出的控制电压Vq ，Vd;将Vq，Vd进行反park变换得到Vα ，Vβ;将Vα ，Vβ合成电压空间矢量，输入SVPWM模块进行调制，输出该时刻三个半桥的开关状态。 在下图中，w_REF是速度设定值，w 是电机的转速反馈，可以通过电机编码器或者霍尔传感器等计算得到，依然是使用PI控制，将计算得到的电机速度w与速度设定值w_REF进行误差值计算，代入速度PI环，计算的结果作为电流环的输入，就实现了速度-电流的双闭环控制。
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