PI与IP控制在系统中的优化应用

根据上节得到的电流环结构如图7-12c所示，按典型Ⅰ系统设计电流环，电流控制器ACR设计为PI型。把ACR为PI型带入方框中，进行简化，预期会得到图7-15所示的结果。由于电流环具有低通特性，该电流环的闭环传递函数可以等效为

图7-15 校正成典型Ⅰ型系统的电流环动态结构框图

式（7-33）代替图7-15的电流闭环，作为转速环的一个环节，于是整个转速环的结构框图如图7-16a所示。和前面一样，把给定滤波和反馈滤波的环节等效地移到环内，同时把两个小惯量环节合并起来，近似成一个时间常数的惯性环节，即

T_∑n=T_on+2T_∑i （7-34）

则转速环结构框图可简化成图7-16b。按典型Ⅱ系统设计转速环，转速调节器ASR设计为PI型，校正后的转速环最终结构框图如图7-16c所示。

图7-16 转速环的动态结构框图及其近似处理

因为电流响应要比转速响应快很多，有时为了便于分析，图7-16需要简化结构，在转速环中把电流环等效的部分被理想化为“1”，省略滤波环节，电动机用K_T/Js等效，则简化后的转速环动态结构框图如图7-17所示。(www.xing528.com)

图7-17 简化的转速环动态结构框图

目前，ASR环节主要由PI结构构成的居多，但是也存在IP控制结构。把图7-17中ASR框图按图7-18所示展开，于是得到PI控制结构（图7-18a）和IP控制结构（图7-18b）。由PI结构得到图7-17的响应传递函数和扰动传递函数依次为

由IP结构得到图7-17的响应传递函数和扰动传递函数依次为

比较式（7-35）和式（7-37）得出：两者都具有低通特性，然而PI分子有s的1次项，它会比IP阶跃响应得快，同时也会比IP容易发生超调。由式（7-36）和式（7-38）可知，两者扰动传递函数结构是相同的，扰动性是相似的。因此，当PI控制器不能提供必要的性能时，可以考虑应用IP控制器获得较好的性能，一个实际应用的例子如图7-18c所示，它通过改变开关量来对其两种控制结构进行切换。

图7-18 PI控制结构与IP控制结构