BLDC电机型号

此示例中的模型使用3相BLDC电动机加上一个降压转换器和一个3相逆变器功率链路。降压转换器进行建模用MOSFET和IGBT的带，而不是理想的逆变器开关，以使器件导通电阻和特性被适当地表示。两个DC-DC转换器链路和逆变器的电压可以通过改变半导体栅极触发器，其控制所述电动机的速度进行控制。

mdl ='scdbldcspeedcontrol';open_system (mdl);

电机模型如下。

p = 4;极对数目RS = 0.1;定子每相电阻%[欧姆]Ls = 1的军医;%定子每相自感，Ls [H]MS = 1E-5;％定子的互感，MS [H]PSIM = 0.0175;%最大永磁体磁链[Wb]Jm = 0.0005;％转子惯量[公斤*平方公尺]TS = 5E-6;％基本样品时间[s]Tsc = 1的军医;%内控回路采样时间[s]VDC = 48;％最大直流链路电压[V]

该模型预先配置了两个级联PI控制器，一个用于内部直流链路电压回路，另一个用于外部电机速度回路，具有稳定的闭环运行。

KPW = 0.1;%比例增益速度控制器Kiw = 15;％积分增益为速度控制器KPV = 0.1;％比例增益为电压控制器KIV = 0.5;电压控制器的积分器增益%

测试跟踪性能的信号是一系列从0-500 RPM、500-2000 RPM和2000-3000 RPM的速度斜坡。对具有初始控制器增益的模型进行仿真，跟踪响应较慢，表明需要对控制器进行重新校准。

open_system ([mdl'/可视/ RPM（外）']);sim (mdl);

配置闭环PID自动调节器模块

在本例中，您使用闭环PID自动调谐器块来改进控制器性能。这些块估计在实验过程中闭环的植物频率响应，然后调整控制器增益。检查控制子系统，查看自整定速度和自整定电压子系统中的闭环PID自整定块。

open_system ([mdl' /控制”]);

以下典型的级联环路调谐实践中，第一调与外速度回路打开的内电压回路。然后调用内部电压环路外速度环闭合。

要指定PID控制器的调优要求，请使用每个PID自动调优器块的“tuning”选项卡中的参数。在本例中，控制器是并行的、离散时间的PI控制器。控制器采样时间为100微秒。

一个目标相位裕量对于两个控制器60度给人的性能和耐用性之间的良好平衡。

对于外部速度环控制，选择a目标带宽100 rad /秒。对于内部电压回路控制，选择估计的目标带宽为400 rad/sec。这些值确保内环控制器具有比外环控制器更快的响应。

闭环PID自整定块进行闭环实验，得到系统的频率响应。您可以在块参数的“实验”选项卡中为这个实验指定参数。在这里,工厂签字是积极的，如在在工厂输出的正变化的标称工作点导致植物输入的正变化，当植物达到新的稳定状态。当所述植物是稳定如在此示例中，植物符号等效于它的DC增益的符号。

用于在自调节过程中喷射出的正弦波的振幅，使用1〜确保而植物饱和极限内剩余的该植物被适当地激发。如果选择了振幅过小，则自动调谐器块恐难从在功率电子电路的纹波区分响应信号。

调整内循环PI控制器

对于级联控制器的整定，首先建立内部电压回路的整定模型，然后是外部速度回路的整定模型。

要启用内部回路控制器的调优过程，在自动调优电压子系统中，将常量块调优内部回路设置为1，这基本上打破了外部回路，并使用标称(常量)电压参考值12.5作为替代。

set_param ([mdl'/控制/调整内部电压回路']“价值”,' 1 ');

还可以将常量块优化外部速度循环设置为0来禁用外部循环优化。

set_param ([mdl'/控制/调整外速度环']“价值”,' 0 ');

通过此设置，其被配置为从1至1.8秒模拟时间运行的闭环调谐实验闭环PID自动调节器块。植物使用第一第二达到稳态工作条件。一个好的估计闭环试验持续时间200 /目标带宽。您也可以使用转化％闭环PID自动调节器块的输出来监视该实验的进展，并阻止它在转化％信号稳定在100%附近。

运行模拟。当实验结束时，闭环PID自动调节器块返回用于内电压回路调谐PID控制器增益。模型将它们作为数组发送到MATLAB工作区VoltageLoopGains。

close_system（[MDL'/可视/ RPM（外）']);open_system ([mdl' /可视化/直流(内部)]);sim (mdl);

更新与新的收益内环PI控制器。

千伏峰值= VoltageLoopGains (1);Kiv = VoltageLoopGains (2);

调谐外环PI控制器

接着，调外速度环。在自动调谐电压子系统，恒定块内调谐电压回路的值改变为0，禁止所述内电压环路调整。需要注意的是内环控制器已经使用了最新的调整收益。

set_param ([mdl'/控制/调整内部电压回路']“价值”,' 0 ');

类似地，在自动调整速度子系统中，将子系统自动调整速度中的常量调整外部速度循环更改为1，以启用外部速度循环调整。对于这个循环，使用0.9秒的闭环自动调优持续时间，从1秒开始。名义转速为2000转/分。

set_param ([mdl'/控制/调整外速度环']“价值”,' 1 ');

再次运行模拟。当实验结束时，闭环PID自动调谐器块返回调整后的PID控制器增益。模型将它们作为数组发送到MATLAB工作区SpeedLoopGains。

close_system（[MDL' /可视化/直流(内部)]);open_system ([mdl'/可视/ RPM（外）']);sim (mdl);

用新的增益更新外环PI控制器。

Kpw = SpeedLoopGains (1);Kiw = SpeedLoopGains (2);

改进的跟踪性能自动调整之后

现在，您已经调整了两个控制器的PID增益，以便在无刷直流电机模型的速度控制中提供更好的性能。要检查调优后的控制器性能，请在两个循环中禁用调优。

set_param ([mdl'/控制/调整内部电压回路']“价值”,' 0 ');set_param ([mdl'/控制/调整外速度环']“价值”,' 0 ');

调谐收益导致测试斜坡信号的更好的跟踪。

sim (mdl);