一种永磁同步电机电流环无差拍控制方法、装置及介质与流程

本申请涉及伺服控制，特别涉及一种永磁同步电机电流环无差拍控制方法、装置及介质。

背景技术：

1、现有技术中，使用无差拍预测控制算法，设计电流控制器，预测控制可以实现对参考信号的无超调快速跟踪，是一种比较有应用前景的电流控制方法。该方法具体通过对d、q轴电流误差进行分段式校正，根据校正后的d、q轴电流参考值以及d、q轴实际电流预测用于生成逆变器驱动信号的电压，能有效抑制模型参数不准确、时变非线性引起的电流调节稳态误差。

2、但是，该类方法未充分考虑弱磁大电流工况下参数摄动的问题。由于单纯的无差拍预测控制算法对需要较为精确的电机参数，因此该类控制器在弱磁工况下的控制效果较差。

技术实现思路

1、本申请提供了一种永磁同步电机电流环无差拍控制方法、装置及介质，其优点是提高伺服控制系统的稳态控制性能以及鲁棒性。

2、第一方面，本申请提供一种永磁同步电机电流环无差拍控制方法，包括以下步骤：

3、建立永磁同步电机dq轴坐标系数学模型；

4、基于永磁同步电机dq轴坐标系数学模型建立双电感在线参数辨识模型和干扰观测器；

5、通过立双电感在线参数辨识模型进行实时参数辨识，获得电感ld和lq；

6、根据获得的ld和lq对干扰进行估计；

7、在电流控制器加入干扰补偿和时延补偿。

8、进一步的，永磁同步电机dq轴坐标系数学模型为：

9、

10、其中，ld为直轴电感；lq为交轴电感；r为定子电阻；ψf为永磁体磁链；id为直轴电流值；iq为交轴电流值；ud为直轴电压值；uq为交轴电压值；ωe为电角速度；电感ld和lq为需要在线辨识的参数。

11、进一步的，双电感在线参数辨识模型为：将模型(1)改写为考虑模型噪声与采样噪声的公式(2)形式：

12、

13、其中x＝(id,iq,lq,ld)t,u＝(ud,uq)t,y＝(id,iq)t；σ为状态噪声；μ为测量噪声。

14、算法基于扩展卡尔曼滤波，算法迭代流程如(3)所示：

15、

16、其中矩阵fk-1和hk如公式(4-5)所示：

17、

18、

19、其中tc为迭代周期，为状态噪声协方差矩阵，为测量噪声协方差矩阵，初始值可设置为零矩阵。

20、进一步的，经在线辨识得到电感ldi和lqi之后，可对公式(1)进行解耦，得到简化后的数学模型：

21、

22、其中，d1＝-rid/ld+σd，d2＝-riq/lq+σq分别表示d轴和q轴的集总干扰，σd和σq分别表示d轴和q轴包含辨识误差在内的其他干扰，ldi和lqi为对应参数的辨识值；

23、令采样周期为ts，基于前向欧拉法，可以对公式(6)进行离散化，并将其写为状态空间方程的形式：

24、

25、其中，d(k)＝[tsd1(k) tsd2(k)]t

26、基于公式(7)，设计干扰观测器为：

27、

28、通过干扰观测器(8)的输出，对k+1时刻的控制量进行求解：

29、

30、在k时刻求解出和即可实现对单步时延的补偿。

31、第二方面，一种永磁同步电机电流环无差拍控制装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器调用并执行时，实现如上所述的永磁同步电机电流环无差拍控制方法。

32、第三方面，一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机调用并执行时，实现如上所述的永磁同步电机电流环无差拍控制方法。

33、综上所述，本申请的有益效果有：

34、1、本方法通过干扰观测器所估计的在k+1时刻的电流以及干扰，可以提前计算出在k+1时刻的控制量，因此可以对单步时延进行补偿，特别是提高了伺服控制系统的稳态控制性能以及鲁棒性。

35、2、本方法结合了电感在线辨识算法，采用扩展卡尔曼滤波方法对双电感和进行辨识，弥补了参数摄动特别是大电流工况下ld和lq的摄动对预测控制效果的影响，进一步提升了控制系统的性能。与最小二乘法相比，此辨识方法的优点在于能合理利用扩展卡尔曼滤波的优势，引入状态噪声协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵两个参数可调矩阵，通过预设两个矩阵参数，以减小采样噪声对辨识结果的影响，从而获得比传统参数辨识方法例如最小二乘法更精确的辨识结果。

技术特征：

1.一种永磁同步电机电流环无差拍控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机电流环无差拍控制方法，其特征在于，永磁同步电机dq轴坐标系数学模型为：

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机电流环无差拍控制方法，其特征在于，双电感在线参数辨识模型为：将模型(1)改写为考虑模型噪声与采样噪声的公式(2)形式：

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机电流环无差拍控制方法，其特征在于，经在线辨识得到电感ldi和lqi之后，可对公式(1)进行解耦，得到简化后的数学模型：

5.一种永磁同步电机电流环无差拍控制装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器调用并执行时，实现如权利要求1-4任意一项所述的永磁同步电机电流环无差拍控制方法。

6.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机调用并执行时，实现如权利要求1-4任意一项所述的永磁同步电机电流环无差拍控制方法。

技术总结本申请公开了一种永磁同步电机电流环无差拍控制方法，包括以下步骤：建立永磁同步电机dq轴坐标系数学模型；基于永磁同步电机dq轴坐标系数学模型建立双电感在线参数辨识模型和干扰观测器；通过立双电感在线参数辨识模型进行实时参数辨识，获得电感L<subgt;d</subgt;和L<subgt;q</subgt;；根据获得的L<subgt;d</subgt;和L<subgt;q</subgt;对干扰进行估计；在电流控制器加入干扰补偿和时延补偿。本申请优点是提高伺服控制系统的稳态控制性能以及鲁棒性。技术研发人员：李世华,杨凯峰,李海峰,成泽宇,齐丹丹,李军良,王佐受保护的技术使用者：南京埃斯顿自动化股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23