[發明專利]一種基于高階滑模觀測器的電機機械參數辨識方法及系統

有效

• 申請號: 201910293999.6
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109873586B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 黃守道;李夢迪;羅德榮
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種基于高階滑模觀測器的電機機械參數辨識方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：將電機運行于相同加速度、不同轉速的兩個工況下，并分別獲取高階滑膜觀測器的輸出信號；

其中，高階滑膜觀測器的輸出信號、電機摩擦系數、電機轉矩慣量以及負載轉矩的關系式如下：

式中，為當前時刻t高階滑膜觀測器的輸出信號，為電機轉矩慣量誤差，ΔB為電機摩擦系數誤差，為當前時刻t電機的加速度，w(t)為當前時刻t電機的轉速，T_L為負載轉矩，Q為負載轉矩估計值的微分；

所述高階滑膜觀測器是依據電機機械方程構建，所述高階滑膜觀測器的輸入數據至少包含電機轉速，還包含電磁轉矩或當前電機q軸電流實際值；

S2：根據步驟S1中兩個工況下高階滑膜觀測器的輸出信號計算出電機摩擦系數誤差值，并基于電機當前的摩擦系數計算出摩擦系數估計值；

S3：消除摩擦系數誤差的影響并獲取電機運行于不同加速度兩個工況下的高階滑膜觀測器的輸出信號，以及基于高階滑膜觀測器的輸出信號、電機摩擦系數、電機轉矩慣量、負載轉矩的關系式計算出電機轉矩慣量誤差值，并基于電機當前的轉矩慣量計算出轉矩慣量估計值；

S4：消除摩擦系數誤差以及轉矩慣量誤差的影響并獲取電機運行于一工況下的高階滑膜觀測器的輸出信號，以及基于高階滑膜觀測器的輸出信號、電機摩擦系數、電機轉矩慣量、負載轉矩的關系式計算出負載轉矩估計值。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S3中的執行過程如下：

首先，基于步驟S2計算出的摩擦系數估計值更新電機的摩擦系數以消除摩擦系數誤差的影響；

然后，將電機運行于不同加速度兩個工況下，并分別獲取高階滑膜觀測器的輸出信號；

最后，按照如下公式計算出轉矩慣量誤差以及轉矩慣量估計值；

式中，表示轉矩慣量誤差，分別表示不同加速度兩個工況下高階滑膜觀測器的輸出信號，a₁、a₂分別表示兩個加速度，J₀、分別表示電機當前的轉矩慣量、轉矩慣量估計值。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟S4的執行過程如下：

首先，基于步驟S3計算出的轉矩慣量估計值更新電機的轉矩慣量以消除轉矩慣量誤差的影響；

然后，將電機運行一工況下，并獲取高階滑膜觀測器的輸出信號，并按照如下公式計算出負載轉矩估計值；

式中，表示負載轉矩估計值，表示消除了摩擦系數誤差以及轉矩慣量誤差的影響后一工況下t時刻的高階滑膜觀測器的輸出信號。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：利用高階滑膜觀測器的輸出信號對q軸電流進行前饋補償；

其中，利用高階滑膜觀測器的輸出信號獲取當前時刻負載轉矩估計值，并基于負載轉矩估計值以及電機電磁轉矩給定值得到電機q軸電流給定值；

然后，將q軸電流給定值與當前電機的q軸電流采樣值輸入PI電流環調節器得到q軸電壓參考值，再基于q軸電壓參考值控制電機。