[發(fā)明專利]帶有執(zhí)行器飽和的永磁同步電機調(diào)速控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110794214.0
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113708697A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁世宏;倪銳;馬莉;劉陸
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/13;H02P21/00;H02P21/28;H02P25/022
• 代理公司: 江蘇縱聯(lián)律師事務所 32253
• 代理人: 徐明

1.一種帶有執(zhí)行器飽和的永磁同步電機調(diào)速控制方法，其特征在于，設(shè)計過程如下：

步驟1、建立永磁同步電機在d-q軸坐標系下的數(shù)學模型；

步驟2、定義永磁同步電機的狀態(tài)變量，建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程；

步驟3、設(shè)計滑模擾動觀測器，將觀測值進行前饋補償；

步驟4、選擇控制輸出為速度偏差量，為轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計嵌套飽和控制器，得到復合控制器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有執(zhí)行器飽和的永磁同步電機調(diào)速控制方法，其特征在于，在所述步驟1中的永磁同步電機在d-q軸下的模型為

其中，i_d、i_q分別為永磁同步電機定子繞組的d軸電流、q軸電流，u_d、u_q分別為d軸電壓、q軸電壓，R為定子電阻，T_L為負載轉(zhuǎn)矩，J為電機轉(zhuǎn)動慣量，ω為電機機械角速度，B為摩擦系數(shù)，L為電機定子電感，ψ_f為電機的磁鏈，P為電機極對數(shù)，且k_f＝1.5Pψ_f為電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)，對整個系統(tǒng)采用i_d＝0的矢量控制；

在所述步驟2中，永磁同步電機的狀態(tài)變量設(shè)為x₁＝ω-ω^*，式中ω^*為轉(zhuǎn)子期望角速度；

根據(jù)上述公式，得系統(tǒng)狀態(tài)方程如下

其中，虛擬控制器A為常數(shù)，為系統(tǒng)的集總擾動，且d(t)≤L，L為一個有界的正常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有執(zhí)行器飽和的永磁同步電機調(diào)速控制方法，其特征在于，在所述步驟3中的新型滑模擾動觀測器的設(shè)計方法包括如下：

其中，λ₀，λ₁，λ₂，L都是正常數(shù)，v₀，v₁，為輔助變量，和為系統(tǒng)狀態(tài)變量x₁和x₂的觀測值；經(jīng)過有限時間，

結(jié)合永磁同步電機狀態(tài)方程，設(shè)計觀測器設(shè)計具體如下：

其中，λ₀＝1，λ₁＝2，λ₂＝4，L＝10⁵；

從理論上看，只要觀測器收斂，就可以確定d(t)的界；但是，由于開始時的超調(diào)，通常需要一定的時間觀測誤差才會收斂，因此，直接用估計d(t)的界是不準確的，這里采取的措施是：取因為觀測器的輸出會在t≥T后穩(wěn)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有執(zhí)行器飽和的永磁同步電機調(diào)速控制方法，其特征在于，在所述步驟4中，針對系統(tǒng)狀態(tài)方程(1)，虛擬控制器u₁設(shè)計為

虛擬控制器則電機電流i_q＝∫u₁dt。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有執(zhí)行器飽和的永磁同步電機調(diào)速控制方法，其特征在于，在所述步驟4中，針對虛擬控制器u₁k₁，k₂，ε₁，ε₂，ε₃滿足以下關(guān)系：

k₁＞0，k₂＞0

其中，定義飽和函數(shù)如下

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有執(zhí)行器飽和的永磁同步電機調(diào)速控制方法，其特征在于，在所述步驟4中，將觀測到的擾動前饋補償?shù)教摂M控制器u₁中，因此，得到的復合控制器