一种基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法及系统

本发明属于永磁电动机控制领域，具体涉及一种基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法及系统。

背景技术：

1、随着人工智能硬件逐渐延伸工业控制领域的实用化，硬件成本降低是趋势，这将为实际实现电机智能控制提供了硬件和成本支撑。由于永磁同步电机参数的非线性和电磁强耦合特性，采用现有电机控制芯片实现的电机控制难于建立准确的数学模型以获得高性能控制。

2、随着电机控制系统的仿真和半实物仿真得出电机控制动态响应和稳态运行精度的提高，也就是将复杂的控制算法由仿真来实现并提供电机控制系统动态响应数据，和实际测得电机控制系统动态数据，为基于大数据构建电机智能控制模型提供了可靠的数据源，得到的永磁电机响应数据包含了其非线性和强耦合信息，因此由采集获得的电机控制系统大数据构建电机智能控制模型无需再考虑上述因素，由此电机控制大数据模型实现的电机控制主要算法是比例控制，为实现电机高性能控制提供了一种新的实现原理。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法及系统，电机控制大数据模型实现的电机控制主要算法是比例环节控制，因此具有较传统电机控制算法更宽的频带以进一步优化电机控制系统性能，为实现电机高性能控制提供了原理支撑。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法，包括以下步骤：

4、利用实际电机参数和要求的电机拖动负载特性，建立电机控制系统模型；

5、对所述电机控制系统模型进行仿真或实测，提取包含完整电机控制系统结构运行的动态响应数据；

6、基于所述动态响应数据，构建永磁电机控制大数据模型；

7、基于所述永磁电机控制大数据模型，建立新的电机控制系统结构；

8、基于所述新的电机控制系统结构，实现电机控制。

9、优选的，基于所述动态响应数据，构建永磁电机控制大数据模型的方法包括：

10、采集仿真或实测电机控制系统的动态响应和稳态运行数据，其中动态响应和稳态运行数据获取是基于转速误差约束得到电机控制的参考电压、电流和转子位置；

11、由得到的电机控制动态响应和稳态运行数据中以参考电压为输出，以转速误差、电流和转子位置作为输入训练构建的bp神经网络架构，得到永磁电机控制大数据模型。

12、优选的，所述新的电机控制系统结构包括：转速比较单元、永磁电机控制大数据模型、参考电压控制单元、电机控制器、电机电流检测单元和转子位置检测单元。

13、优选的，基于所述新的电机控制系统结构，实现电机控制的方法包括：

14、由转速给定和检测得到的转速经转速比较单元得出转速实时误差、电机电流检测单元得到的三相电流实时值和转子位置检测单元得到的转子位置作为永磁电机控制大数据模型的输入，永磁电机控制大数据模型输出三相电压参考信号给参考电压控制单元，参考电压控制单元计算并输出实际需要的三相电压参考值给电机控制器作为控制输出电压的调制信号，电机控制器输出三相电压控制电机运行。

15、优选的，计算实际需要的三相电压参考值的方法包括：

16、由转速给定变化或电机负载变化引起转速变化计算实际需要的三相参考电压，具体方法是由电机反电动势与转速成线性关系得到作用于参考电压的比例系数。

17、本发明还提供了一种基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制系统，包括：第一构建模块、提取模块、第二构建模块、第三构建模块和控制模块；

18、所述第一构建模块用于利用实际电机参数和要求的电机拖动负载特性，建立电机控制系统模型；

19、所述提取模块用于对所述电机控制系统模型进行仿真或实测，提取包含完整电机控制系统结构运行的动态响应数据；

20、所述第二构建模块用于基于所述动态响应数据，构建永磁电机控制大数据模型；

21、所述第三构建模块用于基于所述永磁电机控制大数据模型，建立新的电机控制系统结构；

22、所述控制模块用于基于所述新的电机控制系统结构，实现电机控制。

23、优选的，所述第二构建模块包括：采集单元和训练单元；

24、所述采集单元用于采集仿真或实测电机控制系统的动态响应和稳态运行数据，其中动态响应和稳态运行数据获取是基于转速误差约束得到电机控制的参考电压、电流和转子位置；

25、所述训练单元用于由得到的电机控制动态响应和稳态运行数据中以参考电压为输出，以转速误差、电流和转子位置作为输入训练构建的bp神经网络架构，得到永磁电机控制大数据模型。

26、优选的，所述新的电机控制系统结构包括：转速比较单元、永磁电机控制大数据模型、参考电压控制单元、电机控制器、电机电流检测单元和转子位置检测单元。

27、优选的，基于所述新的电机控制系统结构，实现电机控制的过程包括：

28、由转速给定和检测得到的转速经转速比较单元得出转速实时误差、电机电流检测单元得到的三相电流实时值和转子位置检测单元得到的转子位置作为永磁电机控制大数据模型的输入，永磁电机控制大数据模型输出三相电压参考信号给参考电压控制单元，参考电压控制单元计算并输出实际需要的三相电压参考值给电机控制器作为控制输出电压的调制信号，电机控制器输出三相电压控制电机运行。

29、优选的，计算实际需要的三相电压参考值的过程包括：

30、由转速给定变化或电机负载变化引起转速变化计算实际需要的三相参考电压，具体方法是由电机反电动势与转速成线性关系得到作用于参考电压的比例系数。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

32、本发明利用计算机优于电机运动控制芯片的性能优势，在仿真平台研究得到其最优控制性能，或实测电机控制系统性能，由此产生的电机控制系统动态数据构建电机智能控制大数据模型实现的电机控制系统具有快速响应特性，可以实现电机高性能控制。

技术特征：

1.一种基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法，其特征在于，基于所述动态响应数据，构建永磁电机控制大数据模型的方法包括：

3.根据权利要求1所述的基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法，其特征在于，所述新的电机控制系统结构包括：转速比较单元、永磁电机控制大数据模型、参考电压控制单元、电机控制器、电机电流检测单元和转子位置检测单元。

4.根据权利要求3所述的基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法，其特征在于，基于所述新的电机控制系统结构，实现电机控制的方法包括：

5.根据权利要求4所述的基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法，其特征在于，计算实际需要的三相电压参考值的方法包括：

6.一种基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制系统，其特征在于，包括：第一构建模块、提取模块、第二构建模块、第三构建模块和控制模块；

7.根据权利要求6所述的基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制系统，其特征在于，所述第二构建模块包括：采集单元和训练单元；

8.根据权利要求6所述的基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制系统，其特征在于，所述新的电机控制系统结构包括：转速比较单元、永磁电机控制大数据模型、参考电压控制单元、电机控制器、电机电流检测单元和转子位置检测单元。

9.根据权利要求8所述的基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制系统，其特征在于，基于所述新的电机控制系统结构，实现电机控制的过程包括：

10.根据权利要求9所述的基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制系统，其特征在于，计算实际需要的三相电压参考值的过程包括：

技术总结本发明公开了一种基于永磁电机智能控制大数据模型的电机控制方法及系统，方法包括：利用实际电机参数和要求的电机拖动负载特性，建立电机控制系统模型；对所述电机控制系统模型进行仿真或实测，提取包含完整电机控制系统结构运行的动态响应数据；基于所述动态响应数据，构建永磁电机控制大数据模型；基于所述永磁电机控制大数据模型，建立新的电机控制系统结构；基于所述新的电机控制系统结构，实现电机控制。本发明电机控制大数据模型实现的电机控制主要算法是比例环节控制，因此具有较传统电机控制算法更宽的频带以进一步优化电机控制系统性能，为实现电机高性能控制提供了原理支撑。技术研发人员：康尔良,刘鑫仁,石晟金,李修峰,李瑞萌,陈鑫受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17