[發明專利]一種用于飛輪儲能系統的自抗擾控制方法

有效

• 申請號: 201710790485.2
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107508518B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 孟高軍;孫玉坤;張亮;劉海濤
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/14;H02P21/22
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種用于飛輪儲能系統的自抗擾控制方法，此飛輪儲能系統采用FSPM電機，其特征是，包括以下步驟：

步驟S1，對磁通切換永磁FSPM電機采用現有i_d＝0的矢量控制方式，外環為速度環，內環為電流環，在此基礎上，加入諧波電流抑制環，即根據電機定位力矩的諧波分量，在電磁轉矩的q軸電流附加一個補償電流i_qc，此補償電流產生附加的定位力矩與定位力矩中諧波分量幅值相等、相位相反，可以相互抵消，

步驟S2，為消除電機參數攝動引起的內部擾動，采用擾動觀測器對擾動量進行觀測的同時，采自基于學習迭代鏈算法的補償器對擾動量進行補償處理，然后，將補償后的擾動量帶入滑模觀測器以實現對擾動量的估算，并將估算結果作為輸入反饋給電流環，以抵消擾動對系統的影響；

基于學習迭代鏈算法的補償器補償處理具體過程為：

在t_i時刻，將系統擾動之外的干擾視為r_i，在外部干擾為r_i時的控制輸入為

其中，0≤r_i≤r_max表示系統某一時刻存在的時滯，中i＝1，2，…；表示控制器輸出，為不同外部干擾狀態在r_i情況下的擾動疊加系數，f_i表示在i時刻控制對象的外部分量擾動j的狀態響應，因此f₁(F_L-r_i)，f₂(F_L-r_i)，…f_n(F_L-r_i)表示系統的狀態傳輸存在外部干擾，表示控制器傳輸存在外部干擾積累量；

系統輸出為

其中，表示學習迭代鏈算法后，系統干擾的最終控制器輸出；

首先設時滯參數r_i，建立目標函數對擾動疊加系數進行追蹤，計算目標函數值I_ri，這里根據預測控制的基本思想，目標軌跡為平衡位置0，因此目標函數如

把式(2)中的時滯r_i給定為自學習鏈預測的時滯，便可以得到具有自學習鏈鏈預測的時滯預測控制器如式(5)，第i個時刻，利用I_ri替換r_i，預測時滯為I_ri時的控制輸入為

其中I_ri表示自學習鏈預測時滯；

控制器輸出為

其中為具有自學習鏈預測時滯的預測控制器輸出。

2.根據權利要求1所述的一種用于飛輪儲能系統的自抗擾控制方法，其特征是，擾動補償量為：

其中，P(s)為被控對象的實際模型；P_n(s)為控制對象的標稱模型；U為速度環的給定輸入信號；為補償處理后的等效系統擾動；為在線估計的擾動補償量。

3.根據權利要求2所述的一種用于飛輪儲能系統的自抗擾控制方法，其特征是，標稱模型P_n(s)＝1/L_ns，L_n是電感L的標稱值。

4.根據權利要求1所述的一種用于飛輪儲能系統的自抗擾控制方法，其特征是，滑模觀測器如下：

為擾動觀測器在線估計的補償量的觀測值，U(s)為速度環輸入，帶上標～均表示為觀測值。