一．普通PID调节器
使用普通PID控制PMSM.仿真时间0.3s，转速设定值10r/s。
| 设定转速 |
上升时间/ms |
调节时间/ms |
超调量/% |
稳态误差/rps |
| 10r/s |
1 |
5 |
5.6 |
0.13 |
由上图曲线以及图表可以看出输出响应中超调量偏大。因为在PI控制器中，一旦输入产生偏差，其中比例环节立即产生作用来减小偏差，比例系数越大，系统的响应速度越快，但是同时会出现如图所示的超调现象，另一方面由于积分环节的存在，积分环节本来的作用是用于消除静差，提高系统的无差度，但它有滞后现象，使系统的响应速度变慢，同样会使超调量变大甚至可能产生振荡。
从另一方面分析可以得到对于转速环型系统，增益，当提高系统的快速性时，增大K值，因为是固定的，那么变大，从伯德图可以看出变大可以提高系统的快速性，但是同时接近高频段，容易引入噪声，导致系统不稳定。
综上，对于稳态精度要求较高时，常需要放大系数，可能使系统不稳定，增设校正装置使系统稳定，又可能牺牲快速性，提高截止频率可以加快系统的响应，又容易引入高频干扰，因此在速度调节中单纯采用PI调节效果并不理性。为此，采用变结构PI速度调节的方法，根据误差的变化实时改变PI参数来获得较好的控制性能。
二．变结构PI调节器
基本思想：当误差e较小时，比例增益取小值，误差取大值时，取大值。这样既可以调高响应速度，又可以防止产生过大的超调量，同时保证有很好的稳定性。同时，当误差较大时，希望较小，以防止产生震荡和积分饱和，有利于减小超调量、缩短调节时间，随着误差的减小，希望逐渐增大，以消除稳态误差。
仿真：转速设定10r/s，仿真时间0.1s。
|
|
设定转速 |
上升时间/ms |
调节时间/ms |
超调量/% |
稳态误差/rps |
| 变结构PI |
10r/s |
0.8 |
1.6 |
0 |
0.05 |
| 经典PI |
10r/s |
1 |
5 |
5.6 |
0.13 |
比例控制是基于误差进行调节的，是有差调节，为了尽量减小误差同时也为了加快响应速度、缩短调节时间，就需要增大，但是不能任意增大，否则会引起系统不稳定。
积分控制是为了消除稳态误差而引入的，只要系统存在误差，积分作用就会不断积累，然而的引入使得响应的快速性下降，稳定性变差，尤其在大误差阶段的积分往往使得系统产生积分饱和现象，导致响应出现过大的超调，调节时间变长。
因此积分环节与比例环节存在一定的矛盾，变结构PI控制就是基于误差变化实时改变PI参数克服上述矛盾，通过实验可以得出变结构PI控制效果好于传统的经典PI控制。
从上述仿真图和数据表格可以看出变结构PI较传统PI控制上升时间由1ms降到0.8ms，降低了20%，调节时间由5ms降到1.6ms，降低了68%，可见快速性总体有所提高，超调量变为0，超调量得到有效的抑制，稳态误差也有明显变小。
综上：采用变结构PI控制器，电机的速度控制响应快、无超调，调节时间短，稳态精度高，运行平稳。