[發明專利]驅動復合擺頭的永磁環形力矩電機的自適應魯棒控制方法

無效

• 申請號: 201110392789.6
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102510251A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 孫宜標;趙希梅;夏加寬;劉春麗
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02P6/06
• 分類號: H02P6/06;H02P6/16
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種驅動復合擺頭的永磁環形力矩電機的自適應魯棒控制方法，其特征在于：具體步驟包括：

步驟1：確定驅動復合擺頭的電機轉子的初始相位；

采用霍爾傳感器測量電機的電流，將數據經電流采樣電路送入DSP；采用光電編碼器采集電機的轉子位置和速度信號，轉換為數字信號后，經位置與速度檢測電路輸出兩相正交方波脈沖信號和零位脈沖三路脈沖信號，從兩相正交方波脈沖信號的脈沖個數可知轉子的位置偏移，確定電機轉子的初始相位，并輸出至DSP；

步驟2：確定電機轉子的電角速度；

電流信號A/D轉換后，與給定電流比較，產生電流控制信號；脈沖信號送入DSP的正交編碼脈沖輸入單元QEP，進行四倍頻處理，提高編碼器分辨率，同時通用定時器設置成定向增/減計數模式，由兩相脈沖的超前關系可得轉子的轉向，從而得出轉子的電角速度；

步驟3：電流、位置和速度量在DSP內比較后，執行自適應魯棒控制算法；具體如下：

1)魯棒控制

首先計算出位置輸出跟蹤誤差，然后構建魯棒控制項；

定義參數向量

ξ＝[ξ₁，ξ₂，ξ₃，ξ₄]^T＝[J，B，A_c，d₁]^T

則系統狀態空間方程可表示為

首先計算出位置輸出跟蹤誤差e＝θ-θ_d，定義中間量

則如果z趨于0，則e也趨于0；

構建魯棒控制項，魯棒控制由兩項構成

u_s＝u_s1+u_s2????u_s1＝-k_s1zus2=-14ϵh2z]]>

其中，u_s1是反饋穩定控制項，用來穩定標稱系統；u_s2為魯棒反饋控制項，用以削弱模型不確定性的影響，上式中，設計參數k_s1＞0，h為連續函數，滿足ε為任意小的參數且滿足式(21)，

ii)zu_s2≤0

2)參數辨識

參數辨識采用不連續投影算法，如下：

其中Γ＞0為對角矩陣，τ為自適應函數；

3)可調整模型補償

將得到的估計值對系統模型進行補償以提高系統性能，自適應魯棒控制算法中，自適應控制項為

其中為ξ的估計值；

在假設(11)條件下，不連續投影自適應律如下：

其中Γ＞0為對角矩陣，τ為自適應函數，定義不連續投影映射為Projξ^(·)=[Projξ^1(·1),...,Projξ^n(·n)]T:]]>

對于任何自適應函數τ，式(17)的投影映射可以保證

P1ξ^∈Ωξ:={ξ^:ξmin<ξ^<ξmax}]]>

P2ξ~T(Γ-1Projξ^(Γτ)-τ)≤0,∀τ---(18)]]>

將式(15)代入(14)，可得

魯棒控制項由兩項構成

u_s＝u_s1+u_s2????u_s1＝-k₂z????(20)

其中，u_s1穩定標稱系統，u_s2削弱模型不確定性的影響，根據假設1和(18)中的P1，存在u_s2滿足以下條件：

ii)zu_s2≤0

其中ε是任意小的設計參數，u_s2滿足

us2=-14ϵh2z---(22)]]>

令h為連續函數，滿足

選取自適應律為

4)協調機制

協調魯棒控制項和自適應控制項，可得：

u＝u_a+u_s

其中u_a為自適應控制項，u_s為魯棒控制項；

步驟4：DSP產生相應的六路PWM脈沖信號，驅動永磁環形力矩電機運行；

將DSP輸出的PWM信號轉換成驅動信號，整流濾波電路把三相交流電轉換成直流電給智能功率模塊IPM供電，IPM根據DSP產生的六路PWM脈沖信號對六個IGBT開關元件的導通與關斷進行控制，驅動永磁環形力矩電機運行。