[發(fā)明專利]一種兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711325287.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN108173462B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仇旭東;劉慧婕;張楠;朱天成;李鑫;候俊馬;王旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津津航計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H02P5/50
• 分類號(hào): H02P5/50;H02P21/12;H02P21/20
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發(fā)明公開了一種兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡控制方法。該方法不需要前饋環(huán)節(jié)，而且繼承了直接轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)轉(zhuǎn)矩速度快和幾乎沒有超調(diào)量的優(yōu)點(diǎn)，所以提高了轉(zhuǎn)矩不平衡響應(yīng)速度，而且避免了前饋系數(shù)的調(diào)節(jié)工作，大大簡(jiǎn)化了控制框架，提高了其應(yīng)用的簡(jiǎn)便性。該方法將多電機(jī)轉(zhuǎn)矩分配融入直接轉(zhuǎn)矩控制算法中，從而將應(yīng)用于單電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法進(jìn)行改進(jìn)后應(yīng)用于兩電機(jī)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩平衡控制，從而解決了傳統(tǒng)方法中存在的響應(yīng)速度慢和系數(shù)整定繁瑣等問(wèn)題，提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩不平衡響應(yīng)速度，化簡(jiǎn)控制結(jié)構(gòu)，便于應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)領(lǐng)域，具體是一種兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡控制方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展與機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的不斷提高，經(jīng)常出現(xiàn)電機(jī)控制系統(tǒng)要求多臺(tái)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)一臺(tái)設(shè)備運(yùn)作。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)確保這些電機(jī)可以協(xié)同運(yùn)行。

為了保證多電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)同步控制，可以通過(guò)兩種方式：機(jī)械方式和電方式。在同步控制技術(shù)應(yīng)用初期，機(jī)械同步控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。因?yàn)闄C(jī)械控制方式的電機(jī)與傳動(dòng)連接十分可靠，這種連接方式在應(yīng)用初期得到了廣泛應(yīng)用，但其缺點(diǎn)日益顯著，如各電機(jī)的工作狀態(tài)相互影響，彼此之間存在嚴(yán)重的耦合作用，通過(guò)鏈、齒輪、軸等多級(jí)鏈接機(jī)構(gòu)后含有積累誤差，使用范圍也受到限制，某些場(chǎng)合已不能滿足現(xiàn)代控制的需要。

采用電方式來(lái)控制多電機(jī)同步是一種有效的解決手段，人們對(duì)這方面已做出了大量的研究。其中多電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡是多電機(jī)平衡中最重要也是最基礎(chǔ)的研究。傳統(tǒng)兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡控制原理圖如圖1所示，可以看出其是利用前饋環(huán)節(jié)與PI環(huán)節(jié)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)兩電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡。這就引起了兩個(gè)問(wèn)題：

1、由于傳統(tǒng)方法是利用前饋環(huán)節(jié)與PI環(huán)節(jié)配合來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)矩平衡的效果，所以PI環(huán)節(jié)的延時(shí)效應(yīng)也就導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩不平衡，而后系統(tǒng)需要一段時(shí)間調(diào)節(jié)才能達(dá)到新的平衡，即傳統(tǒng)方法響應(yīng)速度較慢；

2、由于前饋環(huán)節(jié)使用的前饋參數(shù)Ks的大小需要多次嘗試才能確定，使得這種方法的應(yīng)用變得復(fù)雜，而且不合適的Ks參數(shù)會(huì)引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡控制方法。該方法不需要前饋環(huán)節(jié)，而且繼承了直接轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)轉(zhuǎn)矩速度快和幾乎沒有超調(diào)量的優(yōu)點(diǎn)，所以提高了轉(zhuǎn)矩不平衡響應(yīng)速度，而且避免了前饋系數(shù)的調(diào)節(jié)工作，大大簡(jiǎn)化了控制框架，提高了其應(yīng)用的簡(jiǎn)便性。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)電機(jī)內(nèi)的編碼器獲取兩電機(jī)轉(zhuǎn)子角度θ_r1和θ_r2、轉(zhuǎn)速ω_r1和ω_r2，設(shè)定速度參考值采用比例-積分控制器(PI控制器)獲得兩電機(jī)的參考轉(zhuǎn)矩值T₁^*和T₂^*；

(2)將兩電機(jī)的參考轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行平均分配，得到(T₁^*+T₂^*)/2；

(3)霍爾傳感器獲取兩電機(jī)定子電壓U_dc1和U_dc2、定子電流和在本控制周期內(nèi)的采樣值，利用磁鏈觀測(cè)器和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器來(lái)計(jì)算兩電機(jī)當(dāng)前時(shí)刻定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)矩和

(3.1)磁鏈觀測(cè)器計(jì)算獲得當(dāng)前時(shí)刻的定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈和并通過(guò)定子磁鏈和來(lái)確定兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈當(dāng)前分別所在的區(qū)間：