[發明專利]一種永磁同步電動機一階線性自抗擾控制器參數調節方法

在審

• 申請號: 202111156510.4
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113890451A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 任俊杰;田慕琴
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/13;H02P21/00;H02P21/05;H02P21/14;H02P21/34;H02P25/022;H02P27/08
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

本發明涉及控制領域，特別涉及一種用于永磁同步電機一階線性自抗擾控制器中參數調節的方法。一種永磁同步電動機一階線性自抗擾控制器參數調節方法，包括以下步驟：步驟一：構建永磁同步電機在按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系下的動態數學模型。步驟二：確定出轉速環為一階線性自抗擾控制器。步驟三：設計步驟二中所述永磁同步電機矢量控制系統的轉速環一階線性自抗擾控制器、電流環比例積分控制器。步驟四：在Simulink中對所設計的永磁同步電機矢量控制系統模型進行搭建。步驟五、通過dsPACE實驗平臺來驗證所總結規律的有效性。本發明得出了一階線性自抗擾控制器中參數的整定規律，大大降低了一階線性自抗擾控制器參數整定難度。

技術領域

本發明涉及控制領域，特別涉及一種用于永磁同步電機一階線性自抗擾控制器中參數調節的方法。

背景技術

永磁同步電機被利用在許多要求高性能的行業，這些行業的快速發展反過來又對永磁同步電機的調速系統提出了更高的控制要求，需要保證系統具備較高的調速精度。目前電機控制系統中大量采用的比例積分控制器。由于其“利用誤差來控制誤差”的原理，使得在對電機的轉速進行控制時，不可避免地出現超調，且比例積分控制器的參數設計仍舊主要依靠經驗，無法實現參數的自適應調節。此外，在利用比例積分控制的系統中起動階段轉速會出現超調，突加負載時轉速波動大，同一組比例積分控制器參數，在不同給定轉速工況時候，控制性能降低。

自抗擾控制研究工作由韓京清教授正式發表于1998年，它是比例積分控制基礎上的創新，其強大的魯棒性和突出的瞬態響應性能，吸引著越來越多的關注，2013年，美國TI公司發布最新的基于自抗擾控制算法的控制芯Insta-SPIN-Motion。近年來國內各個高校已經先后就一階線性自抗擾控制器應用于電機控制領域進行了研究。武漢理工大學的曹正策等學者已經將一階線性自抗擾控制器運用于永磁同步電機的控制系統中。

目前，對于永磁同步電機一階線性自抗擾控制器已經有了具體的設計方法，控制器中的參數也有了基本的推導方法，但是，在實際運用中，并不能保證得出的參數能夠完美適應具體的電機控制系統，因此，總結出控制器中參數的調節規律非常重要。

發明內容

本發明的目的在于針對已設計出的永磁同步電機一階線性自抗擾控制器中的參數，總結出各個參數變化對電機轉速的影響規律。

本發明是通過如下的技術方案來實現的：一種永磁同步電動機一階線性自抗擾控制器參數調節方法，包括以下步驟：

步驟一：構建永磁同步電機在按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系下的動態數學模型，所述動態數學模型包括轉速環動態數學模型、q軸電流環動態數學模型、d軸電流環動態數學模型；

步驟二：根據步驟一中構建的動態數學模型，結合自抗擾控制原理，確定出轉速環為一階線性自抗擾控制器，電流環為比例積分控制器的永磁同步電機矢量控制系統；

步驟三：根據一階線性自抗擾控制器由跟蹤微分器、擴張狀態觀測器和非線性狀態誤差反饋控制律三部分組成的原理，分別設計步驟二中所述永磁同步電機矢量控制系統的轉速環一階線性自抗擾控制器、電流環比例積分控制器；

步驟四：在Simulink中對所設計的永磁同步電機矢量控制系統模型進行搭建，通過觀察轉速環一階線性自抗擾控制器中各個參數變化時電機轉速曲線的變化，總結出參數整定時的規律；

步驟五、通過dsPACE實驗平臺來驗證所總結規律的有效性。

進一步的講，步驟一中永磁同步電機在d-q旋轉坐標系下的數學模型得出方法如下：

永磁同步電機的數學模型如下式(1)：

式中：