无刷直流电机模型

这个例子中的模型使用了一个三相无刷直流电动机，加上一个降压变换器和一个三相逆变器电源链。buck变换器采用mosfet模型，而逆变器采用igbt模型，而不是理想的开关，因此器件的导通电阻和特性得到了恰当的描述。通过改变半导体门触发器，可以控制电机的速度，从而控制直流-直流转换环节和逆变器的电压。

mdl =“scdbldcspeedcontrol”；open_system (mdl)

电机模型参数如下:

p = 4;%极对数Rs = 0.1;%每相定子电阻[欧姆]Ls = 1的军医;%定子自电感/相，Ls [H]= 1 e-5女士;%定子互感，Ms [H]psim = 0.0175;%最大永磁体磁链[Wb]Jm = 0.0005;%转子惯性[Kg*m^2]Ts = 5 e-6;基本采样时间[s]Tsc = 1的军医;%内控回路采样时间[s]Vdc = 48;%直流链路最大电压[V]

该模型预先配置有两个级联PI控制器，一个用于内部直流链路电压环，一个用于外部电机速度环，具有稳定的闭环运行。

Kpw = 0.1;速度控制器的比例增益Kiw = 15;%用于速度控制器的积分增益千伏峰值= 0.1;%比例增益电压控制器Kiv = 0.5;%电压控制器积分器增益

用于测试跟踪性能的信号是一系列的速度斜坡，从0-500 RPM, 500-2000 RPM，和2000-3000 RPM。对具有初始控制器增益的模型进行仿真，发现跟踪响应缓慢，需要对控制器进行重新校准。

open_system ([mdl' /可视化/ RPM(外部)]) sim (mdl)

配置闭环PID自动调谐块

在本例中，您使用闭环PID自动调谐块来改善控制器性能。在实验过程中，这些块通过闭环估计被控对象的频率响应，然后对控制器增益进行调整。检查控制子系统，看到闭环PID自动调谐块在自动调谐速度和自动调谐电压子系统。

open_system ([mdl' /控制”]）

遵循典型的串级回路调谐实践，首先调谐内部电压回路与外部速度回路打开。然后，调整外部速度环与内部电压环关闭。

要指定PID控制器的调优要求，请使用调优选项卡的每个PID自动调谐器块。在这个例子中，控制器是并行的，离散的，PI控制器。控制器采样时间为100微秒。

一个目标阶段保证金为60度的两个控制器提供了良好的性能和鲁棒性之间的平衡。

对于外环控制器，选择a目标带宽100 rad /秒。对于内环控制器，选择估计的目标带宽为400 rad/sec。这些值确保了内环控制器比外环控制器有更快的响应。

闭环PID自整定器块执行闭环实验，以获得被试的频率响应。上指定此实验的参数实验选项卡的块参数。在这里,工厂签字是积极的，当设备达到新的稳定状态时，由于在标称工作点上设备输入的正变化导致设备输出的正变化。当植物是稳定的，就像在这个例子中，植物的符号等于它的直流增益的符号。

对于在自动调谐过程中注入的正弦波的振幅，使用1以确保装置在保持装置饱和极限的同时被适当地激发。如果你选择的振幅太小，自动调谐器块在电力电子电路中很难区分响应信号和纹波。

调优内环PI控制器

对于串级控制器，先建立电压内环的整定模型，再建立速度外环的整定模型。

为了使内环控制器的调优过程能够进行，在自动调优电压子系统中，将调优内环电压常数块值设置为1。设置此值将打开外部回路，并将内部回路配置为使用恒定标称参考电压12.5。

set_param ([mdl“/控制/调节内部电压回路”]，“价值”，' 1 '）

同样，要禁用外部循环调优，将外部速度循环调优常量块值设置为0。

set_param ([mdl“/Control/Tune Outer Speed Loop”]，“价值”，' 0 '）

这个设置使闭环PID自动调谐块被配置为运行闭环调谐实验从1到1.8秒的模拟时间。电站利用第一秒达到稳态运行条件。闭环实验持续时间的一个很好的估计是,在那里为目标带宽。你可以使用% conv输出的闭环PID自整定块，以监控实验的进展，并停止时，实验% conv信号稳定在100%附近。

运行仿真。当实验结束时，闭环PID自整定模块返回内电压回路的调谐PID控制器增益。模型将它们作为数组发送到MATLAB工作空间VoltageLoopGains．

close_system ([mdl' /可视化/ RPM(外部)(mdl) open_system (' /可视化/直流(内部)]) sim (mdl)

用新增益更新内环PI控制器。

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

外环PI控制器整定

接下来，调整外部速度循环。在自动调优电压子系统中，将调优内电压回路常数块值更改为0，这将禁用内电压回路调优。内环控制器使用新调整的增益，千伏峰值和Kiv．

set_param ([mdl“/控制/调节内部电压回路”]，“价值”，' 0 '）

类似地，在Autotuning Speed子系统中，将Tune Outer Speed Loop常量块值更改为1，这将启用外部速度循环调优。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。调弦的名义速度是2000转/分。

set_param ([mdl“/Control/Tune Outer Speed Loop”]，“价值”，' 1 '）

再次运行模拟。当实验结束时，闭环PID自整定模块返回外速度环的PID控制器增益。模型将它们作为数组发送到MATLAB工作空间SpeedLoopGains．

close_system ([mdl' /可视化/直流(内部)(mdl) open_system (' /可视化/ RPM(外部)]) sim (mdl)

用新增益更新外环PI控制器。

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

改进的跟踪性能后，自动调整

若要检查调谐控制器性能，请在两个回路中禁用调谐。

set_param ([mdl“/控制/调节内部电压回路”]，“价值”，' 0 '(mdl) set_param (“/Control/Tune Outer Speed Loop”]，“价值”，' 0 '）

调整后的增益可以更好地跟踪测试斜坡信号。

sim (mdl)