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微型直流電機用PID調速,如何得出輸入電流對應值?


  ??在微型電機應用中,由于各種應用產品的不同會用到不同的調速方式,在調速中可能會遇到各種不同的問題,下面天孚電機對最近客戶對微電機PID調速遇到的雙環控制問題來講一講。


智能小車減速電機?


  客戶是做智能小車的采用的是tfn30微型直流電機(帶齒輪減速器),用PID調速,需要控制智能小車的速度,微電機控制器帶有電流環,輸入是電流值,相外加速度環有編碼器反饋,需要50rpm的轉速,輸入電流對應值如何得出?


  對于此問題,小編請教了天孚微電機工程師,天孚微電機工程師說:“客戶采用的控制系統應該是轉速外環、電流內環的微電機雙閉環控制系統,轉速外環的PI調節器輸出量是電樞電流的給定量,這個電樞電流量會通過電流內環的PI調節器跟蹤電流的給定量。

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  一般微電機電樞電流的給定量是速度外環PI調節器的限幅值,這個量取決于微電機從0到給定轉速加速時微電機的最大電磁轉矩,所以把速度環PI調節器限幅值設定大一點,那么電樞電流的給定值就大,微電機加速時的電磁轉矩就大,加速度也大,當微電機的轉速達到給定值后,電機的電磁轉矩還是比較小的,在忽略地面摩擦力的情況下,微電機的電磁轉矩與附加轉矩幾乎處于平衡,這個值是非常小的?!?/span>


  “具體的設計方法可以參考《電力拖動自動控制系統》的PI調節器參數設計方法即可!”天孚微電機工程師這樣說。



  微電機雙閉環調速系統圖


 微電機雙閉環調速系統圖 


  把轉速調機器的輸出當做電流調機器的輸入,再用電流調節器的輸出去控制電力電子變換器UPE。目前已有TF電機M,編碼器、微電機控制器,需要一個處理器來處理這個由編碼器獲得的高速脈沖信號。可用單片機把高速脈沖轉換成速度,當然處理器的輸出是個電壓信號,這個電壓信號再給到你的電流控制器。給到電流控制器的轉速信號經過處理以后,要產生脈沖去控制電機轉速,原理就是這樣。



  從微電機上的角度來講:


  轉矩≥加速度≥速度


  解耦狀態下,轉矩與電流轉矩分量成比例,則控制過程為


  速度差加速度轉矩電流,假設:


  比例增益=轉動慣量÷(采樣時間×轉矩系數)


  那么,輸出=速度誤差×轉動慣量÷(采樣時間×轉矩系數) +速度誤差的累計= (速度誤差÷采樣時間) ×轉動慣量÷轉矩系數+速度誤差的累計= 加速度×轉動慣量÷轉矩系數+速度誤差的累計= 轉矩÷轉矩系數+速度誤差的累計=輸出模擬量


  ?同時,恒電流情況下,電流=轉矩÷轉矩系數。

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