经典PID:
变结构PID
变结构PID控制，能够根据系统的瞬时误差实时改变控制器的结构和参数，从而在提高响应速度、减小超调量的同时，提高稳态精度和低速性能。
1.比例增益
2.积分增益
3.参数设置
电机参数:
| 额定功率 |
565W |
额定转速 |
6332rpm |
| 额定电压 |
48V |
额定电流 |
13.5A |
| 电阻 |
0.4Ω |
转矩常数 |
73mNm/A |
| 电感 |
0.18mH |
转动惯量 |
113gcm2 |
| 相绕组漏电感 |
0.144mH |
反电动势常数 |
7.6V/Krpm |
| 相绕组励磁电感 |
0.036mH |
极对数 |
2 |
经典PID参数仿真
使用普通PID控制PMSM.仿真时间0.1s，采样时间10-6s，转速设定值20r/s。不同P、I参数仿真效果如图。
经典PID仿真比例系数Kp取值范围1-2.5，得最佳比例系数Kp=1.3。
经典PID仿真积分系数Ki取值范围80-200，得最佳积分系数Ki=200.
PI理论计算参数与实际参数对比：
|
|
Kp |
Ki |
| 理论计算结果 |
0.01 |
142 |
| 调试结果 |
1.2 |
200 |
使用变结构PID控制PMSM.仿真时间0.1s，采样时间10-6s，转速设定值20r/s。
变结构PI设计参数与实际参数对比：
|
|
ap |
bp |
cp |
ai |
ci |
| 设计值 |
1 |
1.5 |
30 |
200 |
5 |
| 调试值 |
1 |
6 |
30 |
200 |
5 |
|
|
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 |
20r/s |
1.6 |
2.6 |
0 |
0.1 |
| 经典PI |
20r/s |
2.15 |
3.1 |
2 |
0.2 |
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2.15ms降到1.6ms，降低了25.6%，调节时间由3.1ms降到2.6ms，降低了16%，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。
通常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。
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。