【技术实现步骤摘要】
本申请涉及磁性，尤其是一种基于pi参数自整定的充退磁驱动方法。
技术介绍
1、在磁性材料的加工生产过程中，对磁性材料的充磁、退磁是必不可少的加工环节。目前常用的对磁性材料的充退磁驱动电路如图1所示，驱动器电源u0连接h桥电路的母线，h桥电路的母线两端还并联母线电容c，磁性负载m的一端连接h桥电路的一个桥臂中点、另一端连接h桥电路的另一个桥臂中点。基于图1的充退磁驱动电路，控制开关管t1和t4导通以向磁性负载m输出正向的直流电流实现对磁性负载m的充磁，控制开关管t2和t3导通以向磁性负载m输出反向的直流电流实现对磁性负载m的退磁。
2、目前充退磁驱动电路中实际还包括电流传感器用于检测磁性负载m上的负载电流，采用线性pi调节器实现电流闭环控制，即可完成上述对磁性负载m的充磁、退磁过程，线性pi调节器的pi参数一般根据经验来设定为固定值，避免复杂调试过程。但是不同磁性材料的磁性负载m的充退磁需求不同，使得基于固定pi参数线性pi调节器的充退磁驱动电路难以满足不同磁性负载m的充退磁需求，影响产品的一致性，对于钕铁硼稀土等成本高的磁性原材料，只许单次不可二次加工，pi参数的不合适甚至可能会直接导致磁性负载m报废、损失较大。
技术实现思路
1、本申请针对上述问题及技术需求，提出了一种基于pi参数自整定的充退磁驱动方法，本申请的技术方案如下：
2、一种基于pi参数自整定的充退磁驱动方法，该充退磁驱动方法包括：
3、控制充退磁驱动电路对连接的磁性负载按照预定变化
4、根据磁性负载的等效电阻值r和等效电感值l将充退磁驱动电路及其连接的磁性负载构成的充退磁控制环路校正为典型i型系统，并对典型i型系统做二阶最佳整定，得到整定后的pi参数；
5、基于具有整定后的pi参数的pi调节器对充退磁驱动电路进行控制以对磁性负载进行充退磁操作。
6、其进一步的技术方案为，得到磁性负载的等效电阻值r和等效电感值l包括：
7、根据基尔霍夫电压定律建立充退磁驱动电路连接的磁性负载的等效电压方程为其中，u是充退磁驱动电路的输出电压，i是磁性负载上的负载电流，t表示时间；
8、基于等效电压方程，根据磁性负载在充退磁操作过程中的负载电流i得到磁性负载的等效电阻值r和等效电感值u。
9、其进一步的技术方案为，基于等效电压方程得到磁性负载的等效电阻值r和等效电感值l包括：
10、基于等效电压方程，根据磁性负载充退磁达到稳定状态时的负载电流确定磁性负载的等效电阻值r；
11、基于等效电压方程，根据磁性负载按照预定变化率进行充退磁操作过程中的负载电流，结合已经确定的等效电阻值r得到磁性负载的等效电感值l。
12、其进一步的技术方案为，确定磁性负载的等效电阻值r包括：
13、确定磁性负载充退磁达到稳定状态时的负载电流处于恒定状态且电流变化率将磁性负载充退磁达到稳定状态时的负载电流和输出电压代入等效电压方程，计算得到磁性负载的等效电阻值r。
14、其进一步的技术方案为，计算得到磁性负载的等效电阻值r包括：
15、将磁性负载充磁达到稳定状态时的负载电流和输出电压代入等效电压方程计算得到第一电阻值；
16、将磁性负载退磁达到稳定状态时的负载电流和输出电压代入等效电压方程计算得到第二电阻值；
17、计算第一电阻值和第二电阻值的平均值得到磁性负载的等效电阻值r。
18、其进一步的技术方案为，得到磁性负载的等效电感值l包括：
19、确定磁性负载进行充退磁操作过程中的电流变化率处于恒定状态且为预定变化率，将预定变化率、已经确定的等效电阻值r、磁性负载进行充退磁操作过程中的负载电流和输出电压代入等效电压方程，计算得到磁性负载的等效电感值l。
20、其进一步的技术方案为，将充退磁驱动电路校正为典型i型系统包括：
21、确定充退磁驱动电路及其连接的磁性负载构成的充退磁控制环路的等效开环传递函数，等效开环传递函数与磁性负载的等效电阻值r和等效电感值l相关且为：
22、
23、其中，ks是充退磁驱动电路中的h桥电路的放大系数，ts是h桥电路的开关周期，to是充退磁驱动电路中设置的用于检测磁性负载的负载电流的电流传感器的滞后时长，s是复数参数；pi调节器的pi参数包括比例增益参数kp以及积分时间参数τi；
24、设定将充退磁控制环路校正为典型i型系统，并确定校正为典型i型系统后的等效开环传递函数
25、其进一步的技术方案为，得到整定后的pi参数包括：
26、基于to＜＜ts的特征，将校正为典型i型系统后的等效开环传递函数进一步等效为：
27、
28、基于等效开环传递函数做二阶最佳整定得到整定后的pi参数。
29、其进一步的技术方案为，基于等效开环传递函数做二阶最佳整定得到整定后的pi参数包括：
30、基于二阶最佳整定理论确定结合的特征得到整定后的比例增益参数kp以及积分时间参数τi。
31、其进一步的技术方案为，当充退磁驱动电路连接的磁性负载不同时，得到的整定后的pi参数不同。
32、本申请的有益技术效果是：
33、本申请公开了一种基于pi参数自整定的充退磁驱动方法，该方法通过参数自学习步骤得到等效电阻值和等效电感值，继而将充退磁控制环路校正为典型i型系统，然后基于典型i型系统的“二阶最佳”方法实现了pi参数自整定，提高了驱动器pi参数的适应性，使得充退磁驱动电路能够较好地适应不同磁性材料加工需求，也达到了退磁精度高要求，且该方法无需增加额外电流传感器成本，调试方便，软件计算量小。
34、该方法根据等效电压方程利用电流上升斜率固定及稳态波动小的特点，可以快速简便地计算出等效阻抗参数，实现阻抗参数的自学习，调试便捷且硬件成本低。
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1.一种基于PI参数自整定的充退磁驱动方法，其特征在于，所述充退磁驱动方法包括：
2.根据权利要求1所述的充退磁驱动方法，其特征在于，得到所述磁性负载的等效电阻值R和等效电感值L包括：
3.根据权利要求2所述的充退磁驱动方法，其特征在于，基于所述等效电压方程得到所述磁性负载的等效电阻值R和等效电感值L包括：
4.根据权利要求3所述的充退磁驱动方法，其特征在于，确定所述磁性负载的等效电阻值R包括：
5.根据权利要求4所述的充退磁驱动方法，其特征在于，计算得到所述磁性负载的等效电阻值R包括：
6.根据权利要求3所述的充退磁驱动方法，其特征在于，得到所述磁性负载的等效电感值L包括：
7.根据权利要求1所述的充退磁驱动方法，其特征在于，将所述充退磁驱动电路校正为典型I型系统包括：
8.根据权利要求7所述的充退磁驱动方法，其特征在于，得到整定后的PI参数包括：
9.根据权利要求8所述的充退磁驱动方法，其特征在于，基于所述等效开环传递函数做二阶最佳整定得到整定后的PI参数包括：
10.
...【技术特征摘要】
1.一种基于pi参数自整定的充退磁驱动方法，其特征在于，所述充退磁驱动方法包括：
2.根据权利要求1所述的充退磁驱动方法，其特征在于，得到所述磁性负载的等效电阻值r和等效电感值l包括：
3.根据权利要求2所述的充退磁驱动方法，其特征在于，基于所述等效电压方程得到所述磁性负载的等效电阻值r和等效电感值l包括：
4.根据权利要求3所述的充退磁驱动方法，其特征在于，确定所述磁性负载的等效电阻值r包括：
5.根据权利要求4所述的充退磁驱动方法，其特征在于，计算得到所述磁性负载的等效电阻值r包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：王孙清，郑恒持，于朝，徐纪伟，马向能，吴文伟，李彬彬，谢仁和，孔昕，张炜，
申请(专利权)人：深海技术科学太湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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