[發(fā)明專利]基于模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110004851.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN112803854A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張碩;王嵐冰;譚平;張承寧;周瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/14
• 分類號(hào): H02P21/14;H02P21/00;H02P25/022
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 范盈

基于模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)方法，該辨識(shí)模型根據(jù)離散化的Popov超穩(wěn)定性原理建立，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)依據(jù)所采集到的電壓、電流和轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，不斷更正辨識(shí)結(jié)果，以求得到更為準(zhǔn)確的定子電感、轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈等電機(jī)參數(shù)，從而對(duì)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于提高電機(jī)控制的精確性和穩(wěn)定性。有效的避免因電機(jī)參數(shù)變化和空間諧波產(chǎn)生所帶來的影響，并改善了電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種永磁同步電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)方法，尤其涉及基于模型參考自適應(yīng)離散化的Popov超穩(wěn)定性原理對(duì)永磁同步電機(jī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)在線辨識(shí)的技術(shù)。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)的運(yùn)行中，其R_s、L_s、ψ_f等參數(shù)值對(duì)應(yīng)于電機(jī)不同的工作狀態(tài)會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，因此如何對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行精確地參數(shù)辨識(shí)，對(duì)系統(tǒng)控制來說尤為重要。

現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法主要分為離線辨識(shí)和在線辨識(shí)兩類。其中，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之前進(jìn)行的參數(shù)辨識(shí)稱為離線辨識(shí)。常見的離線辨識(shí)方法包括：階躍響應(yīng)法、高頻注入法和勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)法等。通過給電機(jī)人為輸入不同幅值、不同頻率的電壓、電流信號(hào)，利用傳感器識(shí)別電壓、電流響應(yīng)，再通過已經(jīng)建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出所需的參數(shù)。這種方法操作較為簡潔方便，但是無法實(shí)時(shí)辨識(shí)參數(shù)，不能根據(jù)參數(shù)變化快速調(diào)整控制策略。

在線辨識(shí)方法是將處于運(yùn)行狀態(tài)的電機(jī)所采集到的電壓、電流、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)輸入算法，不斷更正辨識(shí)結(jié)果，以求得到更為準(zhǔn)確的電機(jī)參數(shù)。常見的方法包括：遞推最小二乘法、擴(kuò)展卡爾曼濾波法和模型參考自適應(yīng)法等。這些方法避免了人為給定電壓對(duì)辨識(shí)的影響，使得到的參數(shù)更接近真實(shí)值，也可以及時(shí)更新電機(jī)控制所涉及的參數(shù)，并監(jiān)控電機(jī)狀態(tài)。但是現(xiàn)有的在線辨識(shí)方法仍然存在計(jì)算較為復(fù)雜，自適應(yīng)性、穩(wěn)定性不足等的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)的參數(shù)在線辨識(shí)方法，基于有限集-模型預(yù)測控制方法與模型參考自適應(yīng)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。該方法具體包括以下步驟：

步驟一、建立永磁同步電機(jī)在dq軸坐標(biāo)系下的簡化數(shù)學(xué)模型；

步驟二、基于有限集-模型預(yù)測控制方法并考慮定子電感與定子電阻的不確定分量，計(jì)算相鄰時(shí)刻定子電流預(yù)測的誤差；根據(jù)所述定子電流預(yù)測的誤差解耦出定子電感、轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈；

步驟三、以步驟二中解耦得到的定子電感、轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈表達(dá)式建立相同形式的參考模型與參數(shù)可調(diào)的可變模型，并針對(duì)可變模型中的被調(diào)參數(shù)結(jié)合Popov不等式設(shè)計(jì)自適應(yīng)律，將當(dāng)前時(shí)刻的定子電感參數(shù)帶入自適應(yīng)律更新下一時(shí)刻的定子電感值。

進(jìn)一步地，所述步驟一中建立永磁同步電機(jī)在dq軸坐標(biāo)系下的簡化數(shù)學(xué)模型基于以下假設(shè)：

(1)各個(gè)繞組的阻值與電感均恒定且相等，轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組；

(2)忽略磁路飽和效應(yīng)、轉(zhuǎn)子與定子的鐵心渦流損耗和磁滯損耗；

(3)氣隙磁動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)均按正弦分布，忽略空間諧波；

由此表貼式結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型為：

其中，u_d、u_q為d、q軸定子電壓；i_d、i_q為d、q軸定子電流；R_s為定子電阻；L_s為定子電感；ω_e為轉(zhuǎn)子電角速度；ψ_f為轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈；t為時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述步驟二中基于有限集-模型預(yù)測控制方法并考慮定子電感與定子電阻的不確定分量，計(jì)算相鄰時(shí)刻定子電流預(yù)測的誤差具體包括：以k采樣時(shí)刻作為當(dāng)前時(shí)刻時(shí)，預(yù)測k+1時(shí)刻的定子電流：