电机控制PI调节器(速度闭环,PFC闭环)

∑∑==+=+=kj i pkj Isp j e K k e Kj e T Tk e K k u 0)()(])()([)( （3.60）= kp * e(k) + yn(k+1)= kp * e(k) + ki * e(k) + yn(k)= K1*（kp * e(k) + ki * e(k) + yn(k) ）//K1为寄存器比例系数，下一程序取64.目的是能转化成MCU 调节//**************************************************************************** // @Function// C calling format: //// int pi_controller32(long *pi_parameter,int reference,int actual) ////---------------------------------------------------------------------------- // @Description //// PI-Controller// derived from transfer function G = kp + 1/(p*Ti)//// e(k) = reference - actual T0 =// yn(k+1)= yn(k) + ki * e(k) ki = T0/Ti// y(k+1) = yn(k+1) + kp * e(k) * 64//----------------------------------------------------------------------------// Computing time 42 CPU-cycle////----------------------------------------------------------------------------// @Returnvalue//// int "@4" Output of pi_controller64//----------------------------------------------------------------------------// @Parameters////--------------------------- Arguments -------------------------------------// reference : reference value// actual : actual value//// struct pi_parameter// {// long yn; Integral buffer// int kp; Proportional Constant// int ki; Integral Constant// int ymin; Limit value min// int ymax; Limit value max// };////----------------------------------------------------------------------------// @Date 27.11.2004// Condition optimization off / one//**************************************************************************** inline int pi_controller32( PI_array *pi_parameter, int reference, int actual)//inline int pi_controller32(int *pi_parameter, int reference, int actual){int retvalue;__asm( "\n"" mov r8,MCW ;Save MCW register \n"" mov MCW,#0600h ;Set shift left \n"" mov %0,ZEROS ;Load zero in R9 \n"" CoLOAD %0,%2 ;Load Accumulator (High) with %2(reference \n"" CoSUB %0,%3 ;error = reference - actual \n"" CoSTORE r13 ,MAS ;Load error in @R5 \n"" mov r12,[%1+] \n"" CoLOAD r12,[%1+] ;Load yn (integral buffer) in accumulator \n"" mov r11,%1 ;Save parameters addres in R1 \n"" mov r12,[r11+] ;Load Kp (proportional Constant) in R5 \n"" mov r10,[r11+] ;Load Ki = T0/Ti (integral Constant) in R6 \n"" CoMAC r10,r13 ;yn = Ki * error + yn \n"" mov r10,[r11+] ;Load ynmax (limit value max) \n"" mov r9,[r11+] ;Load ynmin (limit value min) \n"" CoMIN %0,r10 ;Limit max yn \n"" CoMAX %0,r9 ;Limit min yn \n"" CoSTORE %2,MAH ;Store yn-high in R4 \n"" CoSTORE %3,MAL ;Store yn-low in R3 \n"" mov [-%1],%2 ;Store R4 in integral buffer(High) \n"" mov [-%1],%3 ;Store R3 in integral buffer(Low) \n"" CoMUL r12,r13 ;Kp * error \n"" CoSHL #6 ;64 * Kp * error \n"" CoADD %3,%2 ;y = yn + (64 * Kp * error) \n"" mov r10,[r11+] ;Load ymax (limit value max) \n"" mov r9,[r11+] ;Load ymin (limit value min) \n"" CoMIN %0,r10 ;Limit max y \n"" CoMAX %0,r9 ;Limit min y \n"" CoSTORE %0,MAH ;Store y-high in %0 (return register) \n"" mov MCW,r8 ;Restore MCW register \n""\n": /* output registers */: "w"(reference),"w"(actual) /* input registers */: "r13","r12","r11","r10","r9","r8" /*scratch registers */);return retvalue; }下文使用的是16位定点DSP ，在计算中不可避免会产生截断误差，为了防止截断误差的累积，本文采用位置式的PI 算法，为了解决上文提到的积分饱和问题，本文采用抑制积分饱和的PI 算法：)()()1()()1()()(n U U e e K n e K n I n I n I n e K n U s pi pi sat i n n n p -=⋅+⋅+-=-+⋅= 其中，当max )(U n U ≥时，max U U s =； 当min )(U n U ≤时，min U U s =；否则)(n U U s =式中，s U 表示抑制积分饱和PI 算法的输出，)(n U 表示本次的PI 调节器的计算结果，p K 表示比例调节系数，i K 表示积分系数，sat K 表示抗饱和系数，)(n I n 为本次积分累加和，max U ，min U 分别表示PI 调节器输出的最大值和最小值，用户可以根据控制量的特性，确定PI 调节器输出的最大值和最小值，例如，当控制对象为占空比时，max U 和min U 的值可分别设置为1和0。

使用这种PI 算法，可以将调节器的输出限定在需要的范围内，保证当计算出现错误时也不会使控制量出现不允许的数值。

PI 调节器的输出具有饱和特性。

图3.16表明了这种PI 算法的流程图。

图3.16 抑制积分饱和的PI算法/*************************************************** 下程序取自FSL洗衣机程序) () ()1()()1 ()( )(nUUeeKneKnInInIneKnUs pipisatinnnp-=⋅+⋅+-=-+⋅=***************************************************///PI调节器程序段开始，for 380vif(Soft_enable_flag==1||Soft_end_flag==1){Bus_Input_ErrorK=BusVoltage_Ref-Sample_Vbus;//Q15,实际采样的电压//添加积分分离算法，保证PI调节器初始上电时不会饱和if(Bus_Input_ErrorK>295){VoltageLoop_temp=(Word32)Kp_VoltageLoop*Bus_Input_ErrorK;//比例项}else{VoltageLoop_temp=(Word32)Ki_VoltageLoop*Bus_Input_ErrorK;//Q15+Q15=Q30VoltageLoop_temp=VoltageLoop_temp>>3;//Q30-Q3=Q27Intergral_VoltageK=VoltageLoop_temp+Intergral_VoltageK_1;//Q27VoltageLoop_temp=(Word32)K_sat_coef*(Duty_output-Voltage_pi_Output);//Q16+Q15=Q31抗饱和系数应该限幅，参照上面流程图VoltageLoop_temp=VoltageLoop_temp>>4;//Q31-Q4=Q27Intergral_VoltageK=Intergral_VoltageK+VoltageLoop_temp;//Q27//if(Intergral_VoltageK>Intergral_Max){Intergral_VoltageK_1=Intergral_Max;//Q27}else if(Intergral_VoltageK<Intergral_Min){Intergral_VoltageK_1=Intergral_Min;//Q27}else{Intergral_VoltageK_1=Intergral_VoltageK;//Q27}VoltageLoop_temp=(Word32)Kp_VoltageLoop*Bus_Input_ErrorK+Intergral_VoltageK_1;//Q12+Q15=Q27,积分项Q27定标}if(VoltageLoop_temp>134217728)//Q27定标，限幅值需要重新校正{VoltageLoop_temp=134217728;}if(VoltageLoop_temp<-134217728){VoltageLoop_temp=-134217728;}Voltage_pi_Output=VoltageLoop_temp>>11;//Q27-Q11=Q16if(Voltage_pi_Output>DutyLimit_Up)//Q16{Duty_output=DutyLimit_Up;//Q16}else if(Voltage_pi_Output<DutyLimit_Down)//Q16{Duty_output=DutyLimit_Down;//Q16}else{Duty_output=Voltage_pi_Output;//Q16}}PPG1_SetRatio16(Duty_output);//设置占空比}。