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基于自适应PID的异步电机电流控制

孟庆硕;许鸣珠;李玲瑞

【摘要】UsedparametersadaptivePIDalgorithmonthecurrentloopof

theasynchronousmotorvectorcontrol.Thisalgorithmadoptstherecursive

leastsquaremethodwithforgettingfactortoestimatethePIDparameters

online.Canreal-timeadjustPIDparametersaccordingtodifferent

situations.Theexperimentalresultsshowedthatthisalgorithmwasgood

robustness,stability,strongadaptability,smallamountofcalculationand

couldmeettherequirementofcurrentcontrol,andimprovetheanti-

interferenceabilityofthespeed.%在异步电机矢量控制电流环中采用参数自适

应PID算法.该算法采用带遗忘因子的递推最小二乘算法对PID参数进行在线估计,

能够根据不同情况实时调整PID参数.试验结果表明,该算法鲁棒性强、稳定性好、

自适应性强、计算量小,能够满足对电流控制的要求,并且提高了速度的抗干扰能力.

【期刊名称】《电机与控制应用》

【年(卷),期】2018(045)004

【总页数】5页(P39-43)

【关键词】异步电机;带遗忘因子的递推最小二乘法;自适应PID;电流控制

【作者】孟庆硕;许鸣珠;李玲瑞

【作者单位】石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043;石家庄铁道大学

机械工程学院,河北石家庄050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄

050043

【正文语种】中文

【中图分类】TM343

0引言

传统的异步电机采用双闭环矢量控制，其电流采用PI控制，在调速过程中经常出

现不稳定现象，对电流的控制效果往往欠佳。造成这一现象的主要原因是PID参

数的整定不方便，其整定结果严重影响控制效果，甚至对控制系统的鲁棒性和稳定

性都会产生影响。异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的高阶时变系统[1]，

单一的PID参数无法适应工况环境的变化，因此，传统的PID不能实现自适应控

制，无法满足高性能的控制要求，鲁棒性较差。

针对工业环境下被控对象特性的变化、漂移以及工况环境对控制系统的影响，本文

将自适应控制与PID调节器相结合，形成了自适应PID控制。基本思想是通过对

被控对象参数进行在线辨识，及时调整PID参数，逐渐降低甚至消除外界干扰的

影响。

自适应PID控制结合了自适应控制与传统PID调节器两方面的优点：首先，其能

够自动辨识被控过程参数、自动整定控制器参数、自动适应被控过程参数变化；其

次，其具有传统PID调节器结构简单、工作稳定、鲁棒性强、被现场工作人员和

设计工程师们所熟悉等优点[2]。

在自适应PID电流控制方面，很多学者做了大量的研究，提出了许多有效的电流

控制方法，其中主要包括采用人工神经网络、模糊控制、遗传算法构造自适应PID

算法[3-8]。这些算法实现过程比较复杂，在实际应用中对硬件的要求高，适用面

也较窄。本文采用了一种用带遗忘因子的递推最小二乘参数估计方法构造自适应

PID控制器，来代替异步电机矢量控制中的PI电流控制器。该方法简单，计算量

小，便于硬件实现，既能增强对电流的控制，还能够提高速度的自适应性和抗干扰

能力；并且设计了硬件电路，在DSP控制平台上验证该算法的可靠性以及实用性。

1电流环自适应PID控制器设计

在工业生产中大多数受控对象都是有自平衡能力的非振荡衰减过程[9]。其传递函

数可以用二阶惯性加滞后G(s)来表示：

(1)

PID控制器传递函数可以用D(s)表示：

(2)

则系统的闭环传递函数为

(3)

在已知G(s)时，可以根据系统要求设计闭环传递函数Gc(s)，则有：

(4)

将式(1)、式(3)代入式(4)，对e-τs取一阶近似得到e-τs=1-τs，代入，进一步与

式(2)对照可知：

由此求PID的参数便转换成求