本发明涉及电动机技术领域，尤其涉及克服电动机转速超调的控制方法。
背景技术：
水泵工作时，控制器根据上位机的启动指令和压力设定值，通过can总线控制变频器带动电动机和水泵工作，将高压水压力反馈值作为反馈信号，不断调节can总线上的频率设定值，进而调节高压水的压力值。控制器选用pid算法是目前工业领域应用最为广泛的一种控制算法。它具有原理简单，易于实现，使用面广，控制参数项对独立，参数选定比较简单等优点。pid控制(即比例—积分—微分控制)是利用输入的参数信息和组态信息，进行pid运算。根据期望值(expect)、当前值(current)和pid的比例系数(kp)、积分系数(ki)、微分系数(kd)进行最近n次采样运算、修正，最后输出结果到执行部件。目的是让结果趋近于期望值(expect)。从理论上可以证明，pid算法是连续系统动态品质校正地一种有效方法。
通常依据控制器输出与执行机构的对应关系，将基本数字pid算法分为位置式pid和增量式pid两种。增量式pid是指数字控制器的输出只是控制量的增量δu(t)。采用增量式算法时，计算机输出的控制量δu(t)对应的是本次执行机构位置的增量，而不是对应执行机构的实际位置，因此，要求执行机构必须具有对控制量增量的累积功能，才能完成对被控对象的控制操作。执行机构的累积功能可以采用算式uout(t)＝uout(t-1) δu(t)；δu(t)＝kp×[e(t) e(t-1)] ki×e(t) kd×[e(t)-2×e(t-2) e(t-1)]程序化来完成，控制器根据实际的高压水压力值和输入设定压力值作为输入变量e(t)，控制器在can总线上发送的变频器频率设定值为输出变量uout(t)，根据增量式pid的算法进行计算，调节高压水的压力趋近设定的压力值。但是，采用上述应用增量式pid算法出现以下问题：在固定的设定压力值下，由于can总线的滞后性和电机的转动惯量影响，系统容易出现超调现象。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供克服电动机转速超调的控制方法，使水泵能够实现恒压供水。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
克服电动机转速超调的控制方法，其包括如下控制过程:
——上位机向控制器发出启动指令；
——控制器接收上位机的启动指令，通过can总线控制变频器带动电动机及水泵工作；
——水泵出水口处的压力传感器将水压力值反馈给控制器；
——控制器根据压力传感器的反馈信号，采用如下算法通过can总线控制变频器带动电动机及水泵工作，从而调节水泵的压力；
其计算式为uout(t)＝uout(t-1) δu(t)；
δu(t)＝kp(t)×[e(t) e(t-1)] ki(t)×e(t) kd(t)×[e(t)-2×e(t-2) e(t-1)]。
uout(t)——控制器的输出；
δu(t)——增量；
e(t)——控制器的输入，常常是设定值与被控量之差，即e(t)＝r(t)-c(t))，实际为设定压力和实际压力之间的差值；
kp(t)——控制器的比例系数；
ki(t)——控制器的积分系数；
kd(t)——控制器的微分系数；
a(t)＝|u(t)-u(t-1)|；
b(t)＝|speed(t)-speed(t-1)|，speed为电机转速；
c(t)＝a(t)/b(t)
kp(t)＝kp，c(t)＜a；
kp(t)＝0，c(t)≥a；
ki(t)＝ki，c(t)＜a；
ki(t)＝0，c(t)≥a；
kd(t)＝kd，c(t)＜a；
kd(t)＝0，c(t)≥a；
kp，ki，kd，a为试验摸出的常数。
本发明的有益效果
本发明提供的克服电动机转速超调的控制方法，将优化的pid算法应用于恒定压力调节后，可将压力因为转速波动引起的超调问题克服，调节压力的稳定性有了显著的提高，实现了水泵恒压供水。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明控制流程示意图；
具体实施方式
克服电动机转速超调的控制方法，其包括如下控制过程:
——上位机向控制器发出启动指令；
——控制器接收上位机的启动指令，通过can总线控制变频器带动电动机及水泵工作；
——水泵出水口处的压力传感器将水压力值反馈给控制器；
——控制器根据压力传感器的反馈信号，采用如下算法通过can总线控制变频器带动电动机及水泵工作，从而调节水泵的压力；
其计算式为uout(t)＝uout(t-1) δu(t)；
δu(t)＝kp(t)×[e(t) e(t-1)] ki(t)×e(t) kd(t)×[e(t)-2×e(t-2) e(t-1)]。
uout(t)——控制器的输出；
δu(t)——增量；
e(t)——控制器的输入，常常是设定值与被控量之差，即e(t)＝r(t)-c(t))，实际为设定压力和实际压力之间的差值；
kp(t)——控制器的比例系数；
ki(t)——控制器的积分系数；
kd(t)——控制器的微分系数；
a(t)＝|u(t)-u(t-1)|；
b(t)＝|speed(t)-speed(t-1)|，speed为电机转速；
c(t)＝a(t)/b(t)
kp(t)＝kp，c(t)＜a；
kp(t)＝0，c(t)≥a；
ki(t)＝ki，c(t)＜a；
ki(t)＝0，c(t)≥a；
kd(t)＝kd，c(t)＜a；
kd(t)＝0，c(t)≥a；
kp，ki，kd，a为试验摸出的常数。
本发明是基于增量式pid算法的不足，为适应压力的稳定调节而研制的一种基于恒压供水控制的pid算法。这种新的基于压力调节的pid算法，以增量式算法为基础的改进。
在使用增量式计算方法时，在设定压力值条件下，由于can总线的滞后性和电动机的转动惯量影响，控制器增大can总线上的频率值，电动机转速不增减，当频率累计量增加到一定程度时，电动机转速增加幅度特别大，会引起高压水压力的突然大幅增加，系统出现超调现象。
针对超调的问题，采取的方案是：将一定时间t内，控制输出频率的变化率a(t)与电机转速变化率b(t)做比较，即c(t)＝a(t)/b(t)，当c(t)≥a(a为试验摸出的常数)，pid运算结果保持，即pid系数为零；当c(t)<a时，pid按照系数正常运算。
这种算法使得电机在启动缓慢时，增量式pid运算出的频率值会等待电机的实际转速达到一定值后才会逐渐上升。换句话说，这种pid算法的原理是实际转速在未达到设定转速的过程中，在不同转速变化区间内，转速的上升不会出现超调现象。电机转速缓慢上升，pid计算结果频率值缓慢上升；电机转速迅速上升，pid计算结果也会迅速上升。
pid是英文单词比例(proportion)，积分(integral)，微分(differentialcoefficient)的缩写。pid调节实际上是由比例、积分、微分三种调节方式组成，它们各自的作用如下：
1、比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。
2、积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数ti，ti越小，积分作用就越强。反之ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成pi调节器或pid调节器。
3、微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成pd或pid控制器。
综合分析上述过程，在设计增量式pid运算公式时，引入电机转速变换频率b(t)和pid输出结果频率变换率a(t)＝u(t)-u(t-1)；将c(t)＝a(t)/b(t)作为变量改变pid运算的系数。当c(t)≥a(a为试验摸出的常数)，pid系数为零；当c(t)<a时，pid按照系数恢复常数进行运算。
试验证明，这种算法有效的解决了控制输出量产生超调，实现了水泵恒压供水。
综上所述，本申请所保护的克服电动机转速超调的控制方法，将压力因为转速波动引起的超调问题克服，调节压力的稳定性有了显著的提高，保证了水泵稳定流量的供水。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.克服电动机转速超调的控制方法，其特征在于，包括如下控制过程:
——上位机向控制器发出启动指令；
——控制器接收上位机的启动指令，通过can总线控制变频器带动电动机及水泵工作；
——水泵出水口处的压力传感器将水压力值反馈给控制器；
——控制器根据压力传感器的反馈信号，采用如下算法通过can总线控制变频器带动电动机及水泵工作，从而调节水泵的压力；
其计算式为uout(t)＝uout(t-1) δu(t)；
δu(t)＝kp(t)×[e(t) e(t-1)] ki(t)×e(t) kd(t)×[e(t)-2×e(t-2) e(t-1)]。
uout(t)——控制器的输出；
δu(t)——增量；
e(t)——控制器的输入，常常是设定值与被控量之差，即e(t)＝r(t)-c(t))，实际为设定压力和实际压力之间的差值；
kp(t)——控制器的比例系数；
ki(t)——控制器的积分系数；
kd(t)——控制器的微分系数；
a(t)＝|u(t)-u(t-1)|；
b(t)＝|speed(t)-speed(t-1)|，speed为电机转速；
c(t)＝a(t)/b(t)
kp(t)＝kp，c(t)＜a；
kp(t)＝0，c(t)≥a；
ki(t)＝ki，c(t)＜a；
ki(t)＝0，c(t)≥a；
kd(t)＝kd，c(t)＜a；
kd(t)＝0，c(t)≥a；
kp，ki，kd，a为试验摸出的常数。
技术总结