[發(fā)明專(zhuān)利]數(shù)控機(jī)床永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010918630.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112054728B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建華;凌云;王兵;黃云章;劉穎慧;聶輝;湯彩珍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P21/00
• 分類(lèi)號(hào): H02P21/00;H02P21/13;H02P21/20;H02P21/05;H02P25/022
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種數(shù)控機(jī)床永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：PI速度控制器、負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器、q軸電流控制器、d軸電流控制器、Clarke變換模塊、位置與速度檢測(cè)模塊、Park變換模塊、Park逆變換模塊、SVPWM模塊和三相逆變器；

PI速度控制器輸出的負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定值和轉(zhuǎn)矩電流給定分量i′_q為

其中，p是電機(jī)極對(duì)數(shù)，ψ_f是永磁體磁鏈；K_p為PI速度控制器的比例系數(shù)，T_i為PI速度控制器的積分時(shí)間常數(shù)；電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度誤差e＝ω^*-ω，ω^*為給定轉(zhuǎn)子角速度，ω為轉(zhuǎn)子角速度，e(t)為轉(zhuǎn)子角速度誤差瞬時(shí)值；負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器依據(jù)轉(zhuǎn)子角速度ω和電流i_q對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行觀測(cè)，得到負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)值負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器為

其中，J是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，是轉(zhuǎn)子角速度估計(jì)值，g是負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的反饋增益且g＜0；k_g是負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的滑模增益且k_g≤-|e₂/J|，為負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)誤差，T_L為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；

負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定值的變化和負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)值的變化對(duì)反饋增益g進(jìn)行調(diào)整，方法是：

步驟1、負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器依據(jù)反饋增益g值對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T_L進(jìn)行觀測(cè)，得到負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)值PI速度控制器進(jìn)行控制運(yùn)算得到負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定值

步驟2、計(jì)算

步驟3、判斷是否大于ε₁；當(dāng)大于ε₁時(shí)，取反饋增益g等于g_min并退出；當(dāng)小于等于ε₁時(shí)，進(jìn)入步驟4；

步驟4、判斷是否大于ε₂；當(dāng)大于ε₂時(shí)，取反饋增益g等于g_min并退出；當(dāng)小于等于ε₂時(shí)，取反饋增益g等于g_max并退出；

其中，ε₁為給定轉(zhuǎn)矩變化比較閾值，且ε₁＞0；ε₂為觀測(cè)轉(zhuǎn)矩變化比較閾值，且ε₂＞0；g_max為反饋增益高值，g_min為反饋增益低值，且g_min＜g_max＜0；

負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的輸出對(duì)PI速度控制器的輸出進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，方法是，將負(fù)載轉(zhuǎn)矩的觀測(cè)值轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩電流補(bǔ)償分量i″_q前饋補(bǔ)償至q軸電流PI控制器的輸入；q軸轉(zhuǎn)矩電流給定值為：

2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，PI速度控制器和負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的參數(shù)統(tǒng)一采用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化整定，方法是：

建立綜合評(píng)價(jià)PI速度控制器和負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器各項(xiàng)性能指標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)Q₃為

其中，t_z為電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，t＝0為電機(jī)階躍響應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)刻；Q₃₁中的γ_z1(1-sgn(e(t)+ω_δ))項(xiàng)為轉(zhuǎn)子角速度超調(diào)罰函數(shù)，γ_z1為一個(gè)足夠大的正數(shù)，ω_δ為轉(zhuǎn)子角速度超調(diào)量限值；Q₃₂中的γ_z1(1-sgn(e(t)+ω_Δ))項(xiàng)為穩(wěn)態(tài)誤差罰函數(shù)，ω_Δ為轉(zhuǎn)子角速度穩(wěn)態(tài)誤差限值；γ_z為適應(yīng)度平衡調(diào)整系數(shù)，γ_z＞0；γ_z2≥6。