引言：现有文献指出矢量控制的控制性能取决于内环的参数设置，所以本期重点分析介绍几种常用的PI调节器：传统PI调节器、复矢量PI调节器、离散域PI调节器和基于MPC设计的PI调节器。
一、 PI PI调节器简介
1.1原则当你不不能完全理解一个系统和被控对象，否则你就不能通过有效的测量手段获得系统参数，这最好使用PID控制技术。比例(P)控制
控制器的输出与输入误差信号成比例。一旦出现偏差，控制器立即动作，即调整控制输出，使被控变量向减小偏差的方向变化。
Kp越大，偏差下降越快。但是，容易引起休克。当延迟环节较大时，Kp越小，引起冲击的可能性越小，调节速度越慢。纯比例控制具有无法消除的稳态误差。
1.1.2整体(I)控制
控制器的输出与输入误差信号的积分成比例。为了消除稳态误差积分项必须引入控制器。积分项对的误差取决于对时间的积分，积分项会随着时间的增加而增加。这样，即使误差很小，积分项也会随时间增加，从而推动控制器的输出增加，进一步减小稳态误差，直至等于零。
但是，积分I的相位滞后为90度，这会降低相位裕量。常见的结果是过冲和振荡。
比例积分(PI)控制器可以使系统进入稳态后无稳态误差。
性能影响：
积分控制可以增强系统的抗高频干扰能力。因此，开环增益可以相应增加，从而降低稳态误差。但是纯积分会带来相位滞后，降低系统的相位裕度。
1 . 1 . 3 pi调节器的分类
a)位置PI电流调节器
PI调节器的输出直接控制执行器。这种算法的优点是计算精度比较高，缺点是每次都要累加e(k)，容易导致积分饱和。由于位置PI调节器直接控制执行机构，一旦积分饱和，将导致执行机构位置发生较大变化，导致被控对象不稳定。
b)增量PI电流调节器
增量PI算法和位置PI算法没有本质区别，只是增量PI算法控制了执行机构的增量u(k)。这种算法的优点是：由于输出是增量的，计算误差的影响小，控制变量的确定只与最新的偏差采样值有关，所以计算量比较小。这种算法的缺点是每次都要计算u(k)然后和上一次的计算结果u(k -1)相加得到当前的控制输出。
这使得u(k)的截断误差一个个累积，输出误差增大。采用增量算法时，必须尽可能减小定点运算带来的截断误差，否则每次运算的截断误差会逐渐积累，使系统的控制精度变差，造成系统的静态误差。
二、PI调节器设计
2.1传统PI电流调节器
如公式(1)所示，传统PI电流调节器分别调节D轴和Q轴电流。
图1传统PI电流调节器
图2传统PI电流调节器的Q轴电流阶跃响应
基于传统PI电流调节器的FOC Q轴电流阶跃响应虽然上升速度快，但超调量大。
2.2复数矢量PI电流调节器
传统的线性PI调节器将电流内环分成D轴和Q轴两个控制环，但它可以由于两个环路之间的交叉耦合，不能完全独立设计。然而，复合矢量调节器将D轴和Q轴的电流环作为一个整体，比传统方法具有更好的控制性能和参数鲁棒性。
在电机数学模型的状态方程中的反电动势项被稍微去掉后，拉普拉斯变换
与传统PI电流调节器相比，基于复矢量PI电流调节器的FOC Q轴电流动态效果更好，稳态时谐波更小。三、基于不同PI的FOC波形对比分析
(一)传统PI电流调节器
(b)复数矢量PI电流调节器
图6各种工况下的运行模拟
从图6可以看出，当负载突然增大或减小时，Q轴电流能快速跟踪指令值，电机转速稍有变化后迅速回到稳定值，而D轴电流基本保持恒定，验证了复矢量PI电流调节器的有效性。
四、摘要
4.1关于PI电流调节器的思考
为什么电压既然经过PID控制器就变成了电流？电流量从PID控制器变化到电压量？
4.2总结
当不考虑电机参数和其他特殊运行方式时，两种调节器在仿真中的性能差别不是很大。但一般来说，复矢量PI调节器不像传统PI调节器那样分别考虑两个电流环，所以复矢量PI调节器的结构要简单得多。
审计唐子红
标签：PI调节器电流