[發(fā)明專利]一種感應(yīng)電機有限時間重復(fù)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010741603.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111884556B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹忠剛;羅嘉偉;杜超;劉靜;李德
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;G05B13/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 韓玙

本發(fā)明公開了一種感應(yīng)電機有限時間重復(fù)控制方法，首先，在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型；對數(shù)學(xué)模型解耦，獲得電磁轉(zhuǎn)矩方程，實現(xiàn)對感應(yīng)電機的解耦控制；然后根據(jù)有限時間控制理論設(shè)計感應(yīng)電機矢量控制系統(tǒng)的速度環(huán)有限時間控制器；設(shè)計感應(yīng)電機矢量控制系統(tǒng)的重復(fù)控制器；最后將速度環(huán)有限時間控制器和重復(fù)控制器結(jié)合設(shè)計，得到改進(jìn)型有限時間控制器，實現(xiàn)對感應(yīng)電機的準(zhǔn)確控制。本發(fā)明一種感應(yīng)電機有限時間重復(fù)控制方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的感應(yīng)電機系統(tǒng)收斂性能差，抗擾動性能不足，穩(wěn)態(tài)精度低的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高性能感應(yīng)電機控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種感應(yīng)電機有限時間重復(fù)控制方法。

背景技術(shù)

感應(yīng)電機具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、易于維護(hù)等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)傳動系統(tǒng)中。而且感應(yīng)電機是一個高階、強耦合的非線性系統(tǒng)，對其控制策略的研究一直都是熱點。然而，傳統(tǒng)的控制策略是無法實現(xiàn)感應(yīng)電機調(diào)速系統(tǒng)的高性能控制，且在系統(tǒng)動穩(wěn)態(tài)性、魯棒性方面均存在問題，因此需要研究一種適用于感應(yīng)電機調(diào)速系統(tǒng)的控制策略。

有限時間控制是20世紀(jì)60年代提出的一種非線性控制方法，有限時間控制可以從控制系統(tǒng)時間最優(yōu)化的角度出發(fā)，使閉環(huán)系統(tǒng)在有限時間內(nèi)收斂至平衡點，這是因為有限時間控制器的設(shè)計中引入了分?jǐn)?shù)指數(shù)冪，相較于PI控制器、滑模控制器等有更大的控制幅值，所以在系統(tǒng)狀態(tài)的平衡點附近，可以確保系統(tǒng)具有更快的收斂速度。此外，有限時間控制還具有一定的抗擾動性，可以提高系統(tǒng)的魯棒性。基于以上兩種優(yōu)點，有限時間控制技術(shù)在飛行器姿態(tài)協(xié)調(diào)控制、航空航天控制以及交流伺服控制等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

重復(fù)控制主要是由內(nèi)模原理發(fā)展并衍生出來的，其本質(zhì)是在控制器設(shè)計中引入一個反饋回路，且反饋回路為時延正反饋類型；通過記憶特性的誤差累積來逐步消除給定值和反饋值的誤差，最終實現(xiàn)對周期信號的跟蹤或抑制。此外，重復(fù)控制具有控制算法簡單、參數(shù)時變影響小、參數(shù)的計算量小、穩(wěn)態(tài)精度高、適合于周期性信號控制等優(yōu)點，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種感應(yīng)電機有限時間重復(fù)控制方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的感應(yīng)電機系統(tǒng)收斂性能差，抗擾動性能不足，穩(wěn)態(tài)精度低的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種感應(yīng)電機有限時間重復(fù)控制方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型；

步驟2，對數(shù)學(xué)模型解耦，獲得電磁轉(zhuǎn)矩方程，實現(xiàn)對感應(yīng)電機的解耦控制；

步驟3，根據(jù)有限時間控制理論設(shè)計感應(yīng)電機矢量控制系統(tǒng)的速度環(huán)有限時間控制器；

步驟4，設(shè)計感應(yīng)電機矢量控制系統(tǒng)的重復(fù)控制器；

步驟5，將速度環(huán)有限時間控制器和重復(fù)控制器結(jié)合設(shè)計，得到改進(jìn)型有限時間控制器，實現(xiàn)對感應(yīng)電機的準(zhǔn)確控制。

本發(fā)明的特點還在于：

步驟1中，感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型具體如下：

磁鏈方程式：

電壓方程式：