永磁同步电机控制算法--IP调节器

一、基本原理

在电机控制领域，现今普遍使用的是比例-积分(PI)控制器。然而，PI控制器有一些缺点，可能会在某些应用中产生一些问题，例如:一个非常快的响应，也同时具有过大的超调量。虽然设计PI控制器时，可以使系统响应为无超调，但是同时这个响应对负载扰动变得迟缓。在速度环中采用积分一比例(IP)控制器，它使系统在快速跟踪指令的同时，又具有较强的抗扰动能力。

通过传递函数推导可知，IP与PI控制器对干扰的传递函数是相同的，二者的抗干扰能力相同。但是对输入的的传递函数，IP控制中分子没有微分项，因此可以大大减少超调。

下图引用自PID的TRICK(二)IP控制器 - 知乎，分别为转速环PI调节器和IP调节器的传递函数框图

PI调节器

IP调节器

二、仿真验证

在MATLAB/simulink里面验证所提算法，采用和实验中一致的控制周期1e-4，电机部分计算周期为1e-6。仿真模型如下所示：

仿真工况：初始给定转速为1000rpm，0.5s施加阶跃额定负载，1s撤去负载。对比转速环分别为PI调节器、IP调节器、双自由度调节器时的波形，其中转速环Kp、Ki依照带宽整定，带宽为100Hz；电流环统一采用PI调节器，带宽配置为1000Hz。

PI 调节器

2.1转速

2.2dq轴电流

​

IP调节器

2.1转速

2.2dq轴电流

双自由度调节器

2.1转速

、

2.2dq轴电流

可以看出，IP调节器应对负载扰动能力与PI调节器相当，但是在跟踪阶跃转速时明显消除的超调现象。