一种电机位置的估算方法

本发明涉及无人机位置估计方法领域，具体涉及一种电机位置的估算方法。

背景技术：

1、无人机的迅猛发展使得其在植保、应急搜救、巡查等方面的应用越来越广泛，无人机的飞行动力源主要依靠动力系统中的电机提供，电机的位置估算关系着定位、监控的精准性，对于无人机的安全飞行至关重要。

2、无人机的电机一般采用表贴式永磁同步电机，在中高速下常见的无位置传感器控制方法主要是基于电机的反电动势，对位置信息进行估计，包括磁链估计法、扩展反电动势法等。但无人机电机在转速较高的工况下，会出现载波比较低的问题，从而控制系统的延迟会造成估计位置存在一定相位偏差。如图3所示，在偏差低于90°的时候，且在同样转速下，需要更大的电机电流来驱动电机，造成电机过热，损耗变大的问题；在偏差大于90°的时候，会造成电机失步，影响电机的稳定运行。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种电机位置的估算方法，以解决在无人机转速较高存在相位偏差，引起的损耗变大和电机失步的问题。

2、本方案中的电机位置的估算方法，包括以下步骤：

3、s10，先估计无人机电机的转子位置；

4、s20，根据转子位置按照递加求和计算补偿角度，估计无人机电机的误差补偿量；

5、s30，在无人机上执行一个周期的foc控制算法，并采集本周期电机运行的转速，将本周期的转速与前一周期的转速进行对比；

6、s40，当本周期的转速大于上一周期的转速时，本周期角度补偿步长等于上周期角度补偿步长，本周期补偿角度加上步长作为下一周期的补偿，当本周期的转速小于上一周期的转速时，本周期角度补偿步长等于上周期角度补偿步长的相反数，本周期补偿角度加上步长作为下一周期的补偿；

7、s50，补偿完成后，返回步骤1进行电机转子位置估计。

8、本方案的有益效果是：

9、以估计得到的转子位置按照求和方式计算补偿角度，并根据电机的前后控制周期进行转速对比，根据转速对比结果进行不同的补偿，结合了状态扩张观测器法和扰动观察法，补偿转子位置，实现了无人机电机的转子位置精确估计。相较于传统方案，本方案所估计的转子位置和实际转子位置基本没有相位偏差，相当于估计转子位置没有偏差，在同转速下电流更小，损耗更小，在相同的硬件条件下可以实现无人机电机更高转速运行。

10、进一步，所述s10中，估计转子位置时，根据电机在观测旋转坐标系下的定子电流eso模型，获取电机反电动势并通过锁相环，得到转子位置信息。

11、有益效果是：转子位置的估计方法，简单容易实现。

12、进一步，所述s20中，所述补偿角度的计算公式为：

13、

14、其中，k表示时间。

15、有益效果是：通过对转子位置的求和计算，能够准确求出补偿角度。

16、进一步，所述s20中，所述误差补偿量的计算公式为：

17、

18、有益效果是：误差补偿量的计算，能够便于后续的分析。

19、进一步，所述s40中，以本周期的补偿角度步长作为下一周期补偿角度的递增值表示为：

20、dθc(k+1)＝dθc(k)。

21、有益效果是：以本周的补偿角度作为下一周期的补偿，相当于是验证了估计得到的补偿角度有效后，再进行实际的补偿，提高补偿的精准性。

22、进一步，所述s40中，以本周期的反方向的补偿角度步长作为下一周期的补偿角度的递增值表示为：

23、dθc(k+1)＝-dθc(k)。

24、有益效果是：在验证补偿存在偏差后调整下一周期的补偿方式，能够精准对电机转子位置进行补偿。

技术特征：

1.一种电机位置的估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种电机位置的估算方法，其特征在于：所述s10中，估计转子位置时，根据电机在观测旋转坐标系下的定子电流eso模型，获取电机反电动势并通过锁相环，得到转子位置信息。

3.根据权利要求1所述的一种电机位置的估算方法，其特征在于：所述s20中，所述补偿角度的计算公式为：

4.根据权利要求3所述的一种电机位置的估算方法，其特征在于：所述s20中，所述误差补偿量的计算公式为：

5.根据权利要求4所述的一种电机位置的估算方法，其特征在于：所述s40中，以本周期的补偿角度步长作为下一周期补偿角度的递增值表示为：

6.根据权利要求5所述的一种电机位置的估算方法，其特征在于：所述s40中，以本周期的反方向的补偿角度步长作为下一周期的补偿角度的递增值表示为：

技术总结本发明涉及无人机位置估计方法领域，具体涉及一种电机位置的估算方法，S10，先估计无人机电机的转子位置；S20，根据转子位置按照递加求和计算补偿角度，估计无人机电机的误差补偿量；S30，在无人机上执行一个周期的FOC控制算法，并采集本周期电机运行的转速，将本周期的转速与前一周期的转速进行对比；S40，当本周期的转速大于上一周期的转速时，本周期角度补偿步长等于上周期角度补偿步长，本周期补偿角度加上步长作为下一周期的补偿，当本周期的转速小于上一周期的转速时，本周期角度补偿步长等于上周期角度补偿步长的相反数，本周期补偿角度加上步长作为下一周期的补偿。本发明能够对无人机电机的转子位置进行精确估计。技术研发人员：程远,陈洲,张希,王小洪,杨宇航受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25