关于FOC速度闭环控制的疑问

arvinlu · 发表于 2018-1-25 19:52

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如上图所示，一个常见的FOC控制框图，根据图中所示，速度闭环时，输出量是IQREF，是不是也就是说通过改变IQREF就可以改变转速？目前我调试FOC控制时，如果仅仅只有Id和Iq的闭环控制运行是稳定的（IdRef设定为0，IqRef设定为一个常量），但是加入速度环就会不正常运行（异响，停转等）。
实际调试时，发现改变IqRef确实会有转速变化，但是转速变化不大，电机最高转速更是远远没达到，卡在这里好几个星期了

，有没有人帮我解下惑？

EMotorMan · 发表于 2018-1-26 10:30

供参考：FOC里面Iqref实际对应的物理量是电机输出的扭矩，Iqref越大，即Q轴电流越大，电机输出力矩越大，力矩足以克服摩擦或者负载力矩时，电机开始转动，当然空载时电机负载很小，给定很小的Iqref电机就能开始转动，这里面有个问题就是，如果给定Iqref（Iqref由用户给定，而不是来自速度环PI部分的输出），只要Iqref大于摩擦负载，电机就开始运动，速度逐渐增大，然而速度越大，摩擦负载也逐步增加，因此到某个特定的速度，系统达到平衡，逐步增加Iqref，电机平衡时的速度会增加，如果把Iqref设置的无限大，电机的速度却不会无限大，因为那时电机的速度受限于母线电压的值（通常24V），电机速度越大，反电动势越大，但反电动势不能超过母线电压，因此当你增加Iqref但发现电机速度还不够时，你可以尝试增加母线电压，你会发现电机转速会有所增加；前面讨论的并没有考虑速度闭环，在FOC里面应该叫做单独的电流环或者力矩环；当系统速度闭环后，Iqref的值由速度环的PI模块输出（注意不是人为指定的），速度闭环的工作原理也很直观，你给定一个目标速度，比如1000rpm，电机反馈的速度如果偏小，比如800rpm，那么速度误差为正200，该误差经过速度PI调节，使得Iqref增加，前面已经说到，Iqref增加，电机输出力矩增加，因此电机速度会增加；当电机速度增加到大于给定的1000rpm时，例如电机反馈速度1200rpm，那么此时速度误差为负的200，该误差经过PI调节使得Iqref减小，电机输出力矩减小，电机速度自然慢慢减小，当系统平衡时，电机的速度就在设定的1000rpm附近波动；FOC的PI参数调节的目的就是尽快让系统稳定不震荡；最后，电机速度如果达不到说明书的值，可能的原因有Iqref的值仍然很小，尝试增加Iqref，第二个母线电压太小，这个可以验证，就是看当前转速下反动电视是否已经超过母线电压，如果超过母线电压，那就没办法了，是电机本身的问题，不是软件的问题；最后，程序里面经常有一些限制因素，比如限制速度环PI的输出最大值等等，总而言之，如果不是电机本身的设计问题，速度达不到最大速度，那么一定是Iqref不够(注意Iqref对应电机的电流，你可以用电流检测设备和示波器看看电流值大小），至于Iqref为什么不够，得仔细查找下软件里面的设置，如果有条件，用示波器或者电流探头测试看下波形，一切都可以解决！

arvinlu · 发表于 2018-1-26 15:27

EMotorMan 发表于 2018-1-26 10:30
供参考：FOC里面Iqref实际对应的物理量是电机输出的扭矩，Iqref越大，即Q轴电流越大，电机输出力矩越大，力 ...

真心感谢，我试试看！谢谢~

arvinlu · 发表于 2018-1-26 15:42

正常情况下，Iqref越大，转速应该是越高（没有饱和情况下），但是我现在调试的时候发现是Iq增大（Iq是负值，绝对值增大），转速Omega越小，估计算法还是有点问题，我得再查查看

EMotorMan · 发表于 2018-1-26 15:55

那是不是适当减小Iqref，转速反而提高呢，如果是那样子的话，估计算法有一些问题，着重看一下负反馈的极性问题，你的反馈极性可能出现了问题；其次，可以尝试使用正的Iqref,多做几次不同情况的检测，定位问题原因，希望可以帮到你！

xuhaifeng112233 · 发表于 2018-2-28 17:05

首先确定电流环有没有问题，iq给正值和负值的时候电机的旋转方向是否是相反的，如果不是的话电流环存在问题。其次确定转速的测量是不是准确的。如果转速测量也准确的话，那就是速度环控制器参数有问题。调好PI参数。

xiaoniaoxiao · 发表于 2018-3-15 16:29

你现在跑的是电流环涉及到的就是电流的AD采样（做好标幺）跟电角度先确定电流采样有没有问题再确定电机的D轴然后看看软件上的计算及电流环的PI计算之类的有没有问题

arvinlu · 发表于 2018-3-27 16:21

xuhaifeng112233 发表于 2018-2-28 17:05
首先确定电流环有没有问题，iq给正值和负值的时候电机的旋转方向是否是相反的，如果不是的话电流环存在问题 ...

我是按照Microchip的AN1078介绍的算法移植的，Id，Iq的计算都是根据滑模估计算法估算的，我对比了一下，好像也没发现什么问题呀，不过确实如你所说，改变Iq的正负，确实不会正反转，只会朝一个方向转。

arvinlu · 发表于 2018-3-28 11:20

arvinlu 发表于 2018-3-27 16:21
我是按照Microchip的AN1078介绍的算法移植的，Id，Iq的计算都是根据滑模估计算法估算的，我对比了一下， ...

搞错了，我还在调开环阶段，电机正反运行时受我给的转子角度决定的，跟Iq正负无关。。。。

我现在的思路是：先根据正弦表，生成一个正弦变化的转子角度Angle，然后根据这个Angle去控制电机运行，同时，根据滑模估计算法会计算出一个Theta，因为我也不知道实际角度是多少，所以我暂时认为Theta就是实际角度，然后我会根据Angle与Theta计算出一个Theta_error误差。

电机运行一段时间后，切入闭环，这时我根据Theta+Theta_error计算出Angle，再根据Angle去控制电机运行，目前发现的问题时，在一个电感较大的电机上，电机运行还算正常，但是在另一个电感较小的电击上，运行的波形情况就不那么理想了。。。

如下图：

Angle和Theta

绿色是Angle，蓝色是Theta，刚刚开始时，Angle由于是我给定的角度计算的，所以很规律，切闭环以后，Angle是根据Theta+Theta_error计算的，转动就不是很规律了。。。

arvinlu · 发表于 2018-3-28 17:25

arvinlu 发表于 2018-3-28 11:20
搞错了，我还在调开环阶段，电机正反运行时受我给的转子角度决定的，跟Iq正负无关。。。。

我现在的思 ...

调了一下PI参数，两个电机起码电流环运行没啥问题了，不过又回到原点了。。。。闭环时调节Iq，Iq越大，转速越小。。。。

luntan8481 · 发表于 2018-10-18 10:27

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开环测量U相相电流，怎么会这样子了？？？？？？？？？？？？？

阿弃金W_F2rZp · 发表于 2018-10-23 17:57

感谢楼主分享
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wsswwj · 发表于 2018-11-18 14:17

EMotorMan 发表于 2018-1-26 10:30
供参考：FOC里面Iqref实际对应的物理量是电机输出的扭矩，Iqref越大，即Q轴电流越大，电机输出力矩越大，力 ...

您好，我在做PMSM无位置控制实际调试时，用脉振注入启动正常，运行几秒钟后，电机堵转，母线电压供电源过流，给的母线电压30V，哪些地方会有些问题呢？

18201975434 · 发表于 2019-5-2 06:58

arvinlu 发表于 2018-3-27 16:21
我是按照Microchip的AN1078介绍的算法移植的，Id，Iq的计算都是根据滑模估计算法估算的，我对比了一下， ...

角度累加方向也要取反才可以

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