永磁同步电动机模型

PMSM模型是基于电机控制块集™mcb_pmsm_foc_sim模型。该模型包括:

您可以检查这个模型以了解更多细节。

在本例中，对原始模型进行了修改，使用增益计划控制器来控制电机的转速。利用动态查找表实时更新增益计划控制器的增益。电机装置的速度原来是由一个PI控制器控制的mcb_pmsm_foc_sim仿真软件®模型。

下面的部分描述如何修改mcb_pmsm_foc_sim模型调优并实现增益调度PI控制器。或者，使用预配置scd_pid_gs_mcb_pmsm_foc_sim随此示例提供的模型。

带增益调度和闭环PID自整定的速度控制PI控制器

速度控制子系统由一个PI控制器组成，该控制器具有比例增益和积分增益、积分器重置和积分器初始条件的外部输入。PI控制器设置为使用积分增益乘以采样时间，我* Ts，而不是积分增益我．

的闭环PID自动调谐块位于自动调优子系统中。该块输出用于估计调优控制器增益所需的器件的摄动。闭环PID自动调谐块调谐增益P和我但不是我* Ts．要正确更新PI控制器中使用的增益，请将积分增益乘以采样时间，如中所示闭环PID自动调谐器增益更新部分。

增益调度子系统包含动态查找表块的比例和积分增益。有关更多详细信息，请参见在仿真过程中更新PI控制器增益计划增益部分。速度断点常量块是一个向量，包含增益调度查找表中使用的三个断点;在本例中，这个向量被设置为[0.2 0.5 0.8]。数据存储内存块用于更新增益计划控制器增益，并将它们传递给动态查找表，然后传递给控制器。

闭环PID自动调谐器增益更新

自动调优子系统包含闭环PID自动调优块、更新和存储调优增益的子系统和确定调优哪个断点以正确更新预定增益的子系统。

闭环PID自整定块配置

本例中使用的设计要求采用闭环步长响应特性的形式。

为了调优PI控制器以满足上述设计要求，预先填充闭环PID自动调优块的参数。的调优TAB有三个主要调优设置。

的实验TAB有三个主要的实验设置。

这些目标带宽和相位裕度被设置为与原始模型中的默认增益集相比较的值。本例中的闭环PID自动调谐器预先配置了这些设置。

用于更新增益的数据存储内存块被配置为一次只更新单个元素，以调优单个设定值并在增益计划控制器中更新它们。

为了确定当前操作点是否与增益计划查找表中的断点重合，当前命令速度参考，N_ref，与增益计划查找表中使用的断点向量进行比较。如果当前速度等于其中一个断点并发生自动调优，则更新该断点上的增益。

在仿真过程中更新PI控制器增益计划增益

通常情况下，增益调度工作流需要多次模拟来运行系统、优化增益、更新增益，然后再次运行系统以演示如何优化增益调度控制器。本示例使用动态查找表在单个模拟中执行所有这些步骤。

对于本例，在2秒之前，使用静态增益集。这些增益在增益计划查找表0.5的中间断点处进行调优N_ref和用于演示如果不使用增益调度的典型系统响应。2秒后，使用增益计划控制器增益并在三个不同的断点处进行调优:0.2、0.5和0.8N_ref．所有的断点都使用闭环PID自动调优块中的相同设置进行调优。

将非线性负载转矩添加到逆变器和电机工厂模型中

为了演示增益调度如何在非线性存在的情况下提高性能，负载转矩轮廓包含非线性负载转矩而不是静态负载转矩。

在本例中，非线性负载为 $\tau ＝\mathit{K}{\omega }_{\mathit{米}}^2$,在那里 $\tau$为负载转矩， $\mathit{K}$负载转矩常数是否等于 ${（0．005\times \mathrm{永磁同步电动机}．\mathrm{T}＿\mathrm{额定}）}^2$, ${\omega }_{\mathit{米}}$是电机的机械转速。从这个方程中，你可以看到，在这个系统中，负载扭矩和阻尼增加机械速度的平方。这种关系意味着在低速时阻尼很小，因此需要较小的控制器增益，而在高速时需要更高的阻尼才能达到相同的性能水平。

多工作点调谐增益计划控制器

通过模型设置，您现在可以在多个操作点执行调优，以创建一个增益计划控制器，并测试这些增益与调优0.5的增益的性能N_ref在一个单一的模拟。该模型被设置为在模拟开始时执行一个步进更改，在三个工作点(0.2、0.5和0.8)调整控制器N_ref)，然后在结束时执行相同的步骤更改。这个图显示了速度参考信号的轮廓。

模拟模型以优化三个操作点上的增益，更新查找表中的增益，并测试调优增益的性能。

mdl =“scd_pid_gs_mcb_pmsm_foc_sim”；simOut = sim (mdl);

接下来，绘制在增益调优为0.5时执行的初始阶跃响应的比较图N_ref对仿真结束时的响应进行增益调度。

idx = [0.5 0.75 9.5 9.75]./Ts;Time_noGS = simOut.tout (idx (1): idx (2) -simOut.tout (idx (1));SpeedFdbk_noGS = simOut.logsout {2} .Values.Data (idx (1): idx (2));Time_wGS = simOut.tout (idx (3): idx (4) -simOut.tout (idx (3));SpeedFdbk_wGS = simOut.logsout {2} .Values.Data (idx (3): idx (4));图;情节(Time_noGS SpeedFdbk_noGS、Time_wGS SpeedFdbk_wGS)传说(“没有GS”，“GS”网格)在标题({“速度控制器的阶跃响应比较”；“有或没有增益调度”})包含(的时间(秒)) ylabel (“速度反馈(-)”）

与在一个工作点调谐的单组增益相比，增益计划控制器导致更大的超调，上升时间和稳定时间更小。

调谐增益计划控制器性能超过工作范围

对于给定的步长变化，您可以使用在0.8处获得的静态增益集来实现类似的性能N_ref而不是0.5N_ref．

然而，使用这一组增益从0步进到0.5N_ref结果与使用增益计划控制器相比性能较差。

与仅使用静态增益集相比，增益调度允许在操作范围内更一致和整体更好的性能。

当你想要使用闭环PID自动调优器块调优增益计划控制器时，这个工作流程是有用的。

关闭模式。

close_system (mdl 0);