[發明專利]基于降維觀測器的電機調速控制方法

在審

• 申請號: 202110673319.0
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113517836A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 黃建;杜林奎;張新華;洋婷;王貫;宋志翌;王天乙;李浩男;徐方潔
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/00;H02P21/22;H02P25/022
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于降維觀測器的電機調速控制方法，該基于降維觀測器的電機調速控制方法包括：構建電流環，獲取電流環PI控制器比例系數和電流環積分系數；根據電流環構建速度環，獲取速度環比例系數及速度環積分系數；構建降維轉矩觀測器，獲取負載轉矩和轉矩觀測器系數，將負載轉矩乘以轉矩觀測器系數后反饋至電流環的輸入以完成基于降維觀測器的電機調速控制。應用本發明的技術方案，能夠解決現有技術中傳統的永磁同步電機控制方法無法滿足高精度和強抗擾的調速控制要求的技術問題。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機調速控制技術領域，尤其涉及一種基于降維觀測器的電機調速控制方法。

背景技術

液體發動機作為航空航天飛行器的核心部件，正在向多電和全電方向發展。供油系統作為發動機系統的核心部分，其性能對于發動機的高效工作尤為重要。應用于高性能飛行器的發動機具有效率高、響應快等特點，而燃油流量對發動機的工作狀態有著最為直接的影響，因此高性能發動機對供油系統提出了高控制精度和強抗擾等嚴苛要求。作為多電發動機供油系統燃油流量調節的核心部件，電動燃油泵的調速性能對供油系統有著至關重要的影響。采用傳統控制方法的電動燃油泵調速系統已經不能滿足現階段高性能發動機的發展需求。

電動燃油泵通過電動機帶動泵頭旋轉實現燃油流量控制，作為電動燃油泵系統的核心動力部件，永磁同步電機以其高功率密度、高效率、高精度和低轉矩脈動等優點被廣泛應用于航空航天等領域，而永磁同步電機的驅動控制性能直接關系到電動燃油泵調速系統的動態品質。針對高性能電動燃油泵調速系統的設計需求，基于傳統PID算法的永磁同步電機勵磁解耦矢量控制策略已經不能滿足高精度和強抗擾的調速控制要求，因此，尋求一種高精度且強抗擾的永磁同步電機調速控制策略顯得尤為重要。

發明內容

本發明提供了一種基于降維觀測器的電機調速控制方法，能夠解決現有技術中傳統的永磁同步電機控制方法無法滿足高精度和強抗擾的調速控制要求的技術問題。

本發明提供了一種基于降維觀測器的電機調速控制方法，該基于降維觀測器的電機調速控制方法包括：構建電流環，獲取電流環PI控制器比例系數和電流環積分系數；根據電流環構建速度環，獲取速度環比例系數及速度環積分系數；構建降維轉矩觀測器，獲取負載轉矩和轉矩觀測器系數，將負載轉矩乘以轉矩觀測器系數后反饋至電流環的輸入以完成基于降維觀測器的電機調速控制。

進一步地，電流環的開環傳遞函數為其中，R_s為電機定子電阻，L_s為電機定子電感，K_u為PWM放大器增益，k_ii為電流環積分系數，k_pi為電流環PI控制器比例系數，s為微分算子。

進一步地，電流環的閉環傳遞函數為其中，a₁＝R_s/L_s，a₂＝K_uK_fi/L_s，K_fi為電流反饋系數。

進一步地，基于降維觀測器的電機調速控制方法根據a₁＝R_s/L_s、a₂＝K_uK_fi/L_s和獲取電流環PI控制器比例系數和電流環積分系數，其中，ω_n為系統自由振蕩頻率，ε為阻尼比，ω_b為電流環帶寬。

進一步地，速度環調節器傳遞函數為其中，k_pv為速度環比例系數，k_iv為速度環積分系數，K_p＝K_iv，T₁＝K_pv/K_iv。