一种自适应电机控制方法与流程

本发明涉及电机控制，具体而言，涉及一种自适应电机控制方法。

背景技术：

1、随着科技的不断发展，永磁同步电机（pmsm）已经成为了现代工业和交通运输领域的重要动力来源。永磁同步电机具有高效、高功率密度、高转矩密度等优点。永磁同步电机被广泛应用于电动汽车、精密工业和可再生能源等领域。永磁同步电机的控制方式包括但不限于恒压频比控制（v/f）和直接转矩控制（dtc）等。恒压频比控制（v/f）算法简单、硬件成本低廉，得到了广泛应用，但由于在控制过程中没有反馈速度、位置或任何其他的信号，所以几乎完全不能获得电机的运行状态信息，没法控制转速或电磁转矩，系统性能一般，动态响应较差，尤其在给定目标速度发生变化或者负载突变时，容易产生失步和振荡等问题。直接转矩控制（dtc）具有鲁棒性强、转矩动态响应速度快、控制结构简单等优点，然而由于低速时转矩脉动大，使得逆变器的开关频率抖动大，转矩脉动也比较大，当电机处于低速运行时，定子电阻压降大且磁链计算误差大，降低了dtc的调速范围。

2、有鉴于此，本发明提供了一种自适应电机控制方法，通过观测模型的状态空间方程和负载状态方程对电机进行自适应控制，提高控制系统的性能，降低负载变化时的震荡。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自适应电机控制方法，包括：确定两相静止坐标系下的电流状态方程；基于所述电流状态方程，确定观测模型的状态空间方程；基于所述观测模型的状态空间方程，得到两相静止坐标系下的反电动势估计值；对所述反电动势估计值进行计算，得到电机转子的位置与速度；基于所述电机转子的位置和速度，构建负载状态方程；基于所述负载状态方程，生成控制信号，并通过所述控制信号对电机进行控制。

2、进一步的，所述电流状态方程的表达式为：；其中，表示轴电流；表示轴电流；表示定子电阻；表示d轴电感；表示q轴电感；表示电角速度；表示轴电压；表示轴电压；表示轴的反电动势；表示轴的反电动势。

3、进一步的，所述观测模型的状态空间方程为：；；其中，表示轴的观测电流；表示轴的观测电流；表示定子电阻；表示d轴电感；表示q轴电感；表示电角速度；表示轴电压；表示 轴电压；表示轴的反电动势估计值；表示轴的反电动势估计值；表示第一反馈参数；表示第二反馈参数；表示轴电流；表示轴电流。

4、进一步的，所述第一反馈参数的取值范围为：；所述第二反馈参数的取值为：。

5、进一步的，当所述观测模型收敛时，轴的反电动势估计值和轴的反电动势估计值的表达式分别为：；；其中，表示第一反馈参数；表示第二反馈参数；表示符号函数；表示轴电流；表示轴电流；表示轴的观测电流；表示轴的观测电流。

6、进一步的，所述电机转子的位置与速度的表达式分别为：；；其中，表示通过反电动势估计值计算得到的电机转子的位置；arctan表示反正切函数；表示轴的反电动势估计值；表示轴的反电动势估计值；表示通过反电动势估计值计算得到的电机转子的速度；表示磁链。

7、进一步的，所述负载状态方程的表达式为：；；其中，表示电机转子的位置；表示电机转子的速度；b表示粘滞摩擦系数；t表示采样周期；表示转动惯量；表示转矩常数；表示负载转矩；表示q轴电流；表示输出向量。

8、进一步的，所述控制信号的表达式为：；其中，表示电机转子的参考速度; 表示控制信号； 表示控制参数；表示与负载转矩相关的控制信号；表示与q轴电流相关的控制信号。

9、进一步的，所述与负载转矩相关的控制信号和与q轴电流相关的控制信号的表达式分别为：；

10、；其中，表示转动惯量；表示拉普拉斯变换中的复变量；b表示粘滞摩擦系数；表示符号函数；表示转矩常数；表示通过反电动势估计值计算得到的电机转子的速度。

11、进一步的，所述控制参数通过求解所述观测模型的状态空间方程的特征方程得到：；其中，表示定子电阻；表示d轴电感；表示第一反馈参数。

12、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

13、本发明通过观测模型的状态空间方程和负载状态方程对电机进行自适应控制，可以提高控制的精确度，避免负载变化造成的出力波动较大的问题，使得工作过程更加平稳。

14、本发明通过观测器的电流差值系数构建反馈参数g，简化了算法，提高了计算效率。并且，令，进一步简化了算法，提高了计算效率。

15、本发明通过建立负载状态方程，可以更好地观测电机在带负载状态下的连续状态，提高了抗干扰能力。

技术特征：

1.一种自适应电机控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的自适应电机控制方法，其特征在于，所述电流状态方程的表达式为：

3.根据权利要求1所述的自适应电机控制方法，其特征在于，所述观测模型的状态空间方程为：

4.根据权利要求3所述的自适应电机控制方法，其特征在于，所述第一反馈参数的取值范围为：

5.根据权利要求3所述的自适应电机控制方法，其特征在于，当所述观测模型收敛时，轴的反电动势估计值和轴的反电动势估计值的表达式分别为：

6.根据权利要求1所述的自适应电机控制方法，其特征在于，所述电机转子的位置与速度的表达式分别为：

7.根据权利要求1所述的自适应电机控制方法，其特征在于，所述负载状态方程的表达式为：

8.根据权利要求4所述的自适应电机控制方法，其特征在于，所述控制信号的表达式为：

9.根据权利要求8所述的自适应电机控制方法，其特征在于，所述与负载转矩相关的控制信号和与q轴电流相关的控制信号的表达式分别为：

10.根据权利要求8所述的自适应电机控制方法，其特征在于，所述控制参数通过求解所述观测模型的状态空间方程的特征方程得到：

技术总结本发明提供了一种自适应电机控制方法，包括：确定两相静止坐标系下的电流状态方程；基于所述电流状态方程，确定观测模型的状态空间方程；基于所述观测模型的状态空间方程，得到两相静止坐标系下的反电动势估计值；对所述反电动势估计值进行计算，得到电机转子的位置与速度；基于所述电机转子的位置和速度，构建负载状态方程；基于所述负载状态方程，生成控制信号，并通过所述控制信号对电机进行控制；本发明提供的自适应电机控制方法能提高控制系统的性能，降低负载变化时的震荡。技术研发人员：蒋礼平,林辉,陈勇,张云辉受保护的技术使用者：成都航天凯特机电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29