基于改进增量型PID的PG电机控制方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是一种基于改进增量型PID的PG电机控制方法。

背景技术

在电机调速控制领域，为能够快速、精确地控制电机速度，通常会通过速度反馈信号来改变电机驱动能力的大小。PG电机的位置传感器一般为霍尔传感器，常用的PG电机通常为三个霍尔传感。霍尔传感器可以通过电磁感应，输出“0”和“1”两种位置信息，PG电机的三个霍尔传感器可将电机的一个旋转周期分为三份，并在每个传感器位置轮询输出“1”作为反馈当前的位置信息。

通常情况下，为了通过霍尔传感器估算到电机转速，一般在固定的单位时间内采集传感器触发次数作为电机转速，电机旋转一圈，所经过的霍尔传感器越多，对于速度的估计就越准确。常见的用于控制电机转速的PID算法包括：位置型、增量型、积分分离等多种具体实现方法。增量型PID主要是通过计算目标值与设定值的当前误差、上次误差、上上次误差，通过这种误差来调节电机的驱动能力，从而使转速能够快速达到期望。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于改进增量型PID的PG电机控制方法，本发明能更快更稳达到目标速度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于改进增量型PID的PG电机控制方法，包括转速反馈模块、PID运算模块和电机驱动模块，所述的控制方法包括以下步骤：

步骤1、转速反馈模块计算PG电机转速，通过单位时间内转速反馈模块计数差值得到当前的转速；

步骤2、将得到的转速反馈信号传入PID运算模块，PID运算模块根据当前值与目标值的误差，计算出得到目标速度所需要增量；

步骤3、将增量传入电机驱动模块，控制PG电机的导通时间，从而使电机转速提升或降低至所设定的目标速度，同时检测当前PG电机转速并传入PID运算模块，重复步骤1-步骤3。

作为本发明的进一步改进，所述转速反馈模块为霍尔传感器。

本发明的有益效果是：

本发明可实现PG电机转速的全自动控制，一旦P、I、D参数整定成功，仅需设定当前需要的转速，整个转速控制过程将无需外部介入。除此之外，采用该模型控制的电机，可以在极短的时间内，快速从较低的当前速度，累加到所需要的目标速度，在更短时间内实现转速的大跨度改变并迅速稳定到目标转速，在时间效率方面，较传统PG电机控制方法能更快更稳达到目标速度。

附图说明

图1为本发明实施例中控制方法的流程图；

图2为本发明实施例中控制方法的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例

为实现快速调节电机速度，如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于增量型PID的PG电机控制方法；主要分为三个模块：1.转速反馈模块。2.PID运算模块。3.电机驱动模块。控制方法具体如下：

转速反馈模块即通过霍尔传感器计算电机转速，通过单位时间内霍尔传感器计数差值得到当前转速。将得到的转速反馈信号传入PID运算模块，PID运算模块根据当前值与目标值的误差，计算出得到目标速度所需要增量，将增量传入电机驱动模块，控制PG电机的导通时间，从而使电机转速提升或降低至所设定的目标速度，与此同时检测当前电机转速并传入PID运算模块，周而复始。

本实施例通过估计和检测霍尔开关位置信息，通过位置信息计算电机转速，并通过本发明的改进增量型PID运算模块，计算出实际需要导通PG电机的时间，从而准确地得到需要的目标速度。

通过改进传统增量型PID的增量算法公式，改良增量型PID对偏差的控制过程。

为方便处理器实现改进增量型PID，将公式离散。

将公式离散如此一来，增量式表达的结果仅与最近三次误差有关，这样大大提高了系统稳定性。

本实施例的改进增量PID控制PG电机的C语言实现方法具体如下：

函数说明：

传入存储变量的PID结构体以及当前PG电机的速度，并同时设定希望得到的电机速度，通过改进增量型PID对增量误差进行累加，返回为得到目标速度所需要的PG电机导通时间。

参数说明：

传入值：mypid：定义的用于存储变量的PID结构体

NextPoint：当前速度值(两个单位时间采集到的霍尔计数差值)。

返回值：mypid->Uk：根据当前速度和设定速度算出的需要导通PG电机的时长。

通过PID_CONTROL_VOID()函数可以得到一个大小界于MAXOUT和MINOUT之间的返回值，一般可以将这两个值设置为PG电机最大导通和最小导通时间，传入NextPoint作为当前速度，并同时设置SetPoint做为想要的目标速度，通过函数实时进行闭环计算后，可以返回整型数值，将这个数值做为控制PG电机的导通时间，就可以实时得到需要的目标速度。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。