[發(fā)明專利]一種永磁同步電機的魯棒兩自由度控制器的實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811201127.4
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109245644B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 朱其新;熊磊;牛福洲;劉紅俐;蔣全勝;謝鷗
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/22;H02P21/14;H02P21/18
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 張佩璇

1.一種永磁同步電機的魯棒兩自由度控制器的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括：

S1，獲取永磁同步電機的d-q坐標軸數(shù)學模型及機械方程，所述d-q坐標軸數(shù)學模型表示為：

其中，u_d,u_q分別是d軸和q軸電壓，R_s是定子電阻，i_d,i_q分別是d軸和q軸電流，ω是轉子的電角速度，L_d,L_q是等效的d軸和q軸電感，Ψ_f是PMSM的有效磁通，p_n是電機的極對數(shù)，K_T為轉矩系數(shù)；

所述機械方程表示為：

其中，T_e是電磁轉矩，T_l是負載轉矩，J是轉動慣量，B是粘性系數(shù)，ω_m是轉子速度；

S2，采用H_∞控制理論設計魯棒兩自由度控制系統(tǒng)中的兩個控制器C_a(s)和C_b(s)，其中，C_b(s)＝k₃+k₁s，且由上述式1和式2，得出系統(tǒng)被控對象G(s)的表示為：根據(jù)標準的魯棒控制系統(tǒng)的被控對象P(s)，及閉環(huán)系統(tǒng)滿足的穩(wěn)定性條件，計算得到所述控制器參數(shù)值K，其中，

所述標準的魯棒控制系統(tǒng)的被控對象P(s)的狀態(tài)空間表示為：

其中，x＝[x₁ x₂ x₃]^T,z＝[z₁ z₂ z₃]^T,x₃＝θ_m,是q軸參考電流，i_l＝T_l/K_T是外部的等效電流干擾，是參考位置信號，u是控制輸入信號，z是評價函數(shù)；狀態(tài)方程式8中的矩陣的取值如下：

所述控制器參數(shù)值K為：K＝[k₁ k₂ k₃]；

S3，由上述控制器參數(shù)值K的值，所述魯棒兩自由度控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)：

及勞斯穩(wěn)定性定理，得出魯棒兩自由度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件為：

若兩自由度控制系統(tǒng)的參數(shù)值K滿足所述式5，則設計的所述兩自由度控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

2.根據(jù)權利要求1所述的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述魯棒兩自由度控制系統(tǒng)中，從參考輸入r到被控量y的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

從干擾d到被控量y的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

其中，C(s)＝C_a(s)-C_b(s)，C_f(s)＝C_b(s)，C(s)是一自由度控制系統(tǒng)中的控制器，G_p(s)為系統(tǒng)的被控對象，G_yr(s)為一自由度控制系統(tǒng)中從參考輸入r到被控量y的閉環(huán)傳遞函數(shù)，G_yd(s)為一自由度控制系統(tǒng)中從干擾d到被控量y的閉環(huán)傳遞函數(shù)。

3.根據(jù)權利要求2所述的實現(xiàn)方法，其特征在于，一自由度控制系統(tǒng)中，所述被控對象G_p(s)表示為：

閉環(huán)傳遞函數(shù)G_yr(s)表示為：

閉環(huán)傳遞函數(shù)G_yd(s)表示為：

4.根據(jù)權利要求1所述的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述標準的魯棒控制系統(tǒng)中的狀態(tài)反饋控制器表示為：

u＝Kx，式9；

其中，K即為所述控制器參數(shù)值K；

且閉環(huán)系統(tǒng)滿足的穩(wěn)定性條件包括從多變量輸入ω到多變量輸出z的閉環(huán)傳遞函數(shù)T_zω(s)滿足：

||T_zω(s)||_∞＜γ，式10，其中，γ是一個給定的正數(shù)。