[發明專利]一種永磁同步電機的魯棒兩自由度控制器的實現方法

有效

• 申請號: 201811201127.4
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109245644B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（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: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 張佩璇

本發明揭示了一種永磁同步電機的魯棒兩自由度控制器的實現方法，基于兩自由度控制理論和魯棒控制理論，先將魯棒兩自由度控制器設計問題轉化成標準H_∞魯棒控制問題，再由設計狀態反饋控制器的H_∞控制問題轉換成魯棒兩自由度閉環系統的穩定性問題，來優化設計永磁同步電機的兩個控制器。本發明優化了魯棒兩自由度控制器的控制性能、干擾抑制性能和動態性能等。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機的魯棒控制器的設計，尤其是涉及一種永磁 同步電機的魯棒兩自由度控制器的實現方法。

背景技術

永磁同步電機(PMSM)具有高功率因數、高效和高功率密度等優點，所 以其被廣泛應用于速度和位置的高精度控制，關于如何提高PMSM伺服系 統的性能，已有很多設計方法被提出，PID(Proportion Integration Differe ntiation.比例-積分-微分控制器)控制器是最常用的一種控制器。

控制器的自由度是指系統的閉環傳遞函數中可以獨立設計的控制器的 個數。控制器的設計是一個多目標問題，兩自由度控制相比于一自由度控 制具有很多優勢，但現有控制器的設計方案中兩自由度控制器的參數往往 要靠經驗調整，缺乏一種優化的設計方法。

Zames于1981年提出的H_∞控制理論是一種相對完美的理論，并已經 被應用于PMSM伺服系統的魯棒控制器的設計中，但是現有設計的魯棒兩 自由度控制器的控制性能、干擾抑制性能和動態性能等均有待優化提升。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種永磁同步電機的魯 棒兩自由度控制器的實現方法。

為實現上述目的，本發明提出如下技術方案：一種永磁同步電機的魯 棒兩自由度控制器的實現方法，包括：

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

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，K_T為轉矩系數；

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， 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 被控對象G(s)的表示為：并計算得到標準的魯 棒控制系統的控制器參數值K，其中，K＝[k₁k₂k₃]；

S3，由上述控制器參數值K的值，所述魯棒兩自由度控制系統的閉環 傳遞函數：

及勞斯穩定性定理，得出魯棒兩自由度控制系統的穩定性條件為：

若兩自由度控制系統的參數值K滿足所述式5，則設計的所述兩自由度 控制系統是穩定的。