[發明專利]一種基于內模的永磁同步電機自適應速度控制方法

在審

• 申請號: 202310153983.1
• 申請日: 2023-02-17
• 公開（公告）號: CN116317793A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 平兆武;賈英杰;黃云志
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P6/34;H02P6/08
• 代理公司: 合肥云道爾知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34230
• 代理人: 司楠

本發明公開了一種基于內模的永磁同步電機自適應速度控制方法，該方法包括：建立永磁同步電機數學模型；將外部干擾頻率未知條件下的永磁同步電機的速度跟蹤和干擾抑制問題描述為一個自適應伺服控制問題；控制器的設計采用速度?電流環的級聯結構，其中速度環采用基于內模的自適應控制方法，電流環采用PI控制方法。本發明解決了實際控制中外部干擾頻率未知和電機參數攝動影響跟蹤性能的問題，具有良好的速度跟蹤性能。此外，本發明所提出的基于內模的自適應速度控制方法允許所有的電機參數未知并且能夠實現未知干擾頻率的估計。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機控制領域，具體涉及一種基于內模的永磁同步電機自適應速度控制方法。

背景技術

現代交流伺服系統中，永磁同步電機因其具有高功率密度、高效率、快速響應、寬調速范圍、轉動慣量小等優點，在航空航天、計算機數控機床、機器人、電動汽車等領域得到了廣泛的應用。永磁同步電機模型具有多變量、非線性、強耦合等特點，且受到負載轉矩干擾和參數不確定性的影響，因此想要得到很好的跟蹤控制效果往往比較困難。

另一方面，自適應伺服控制問題在近幾十年來得到了控制界的廣泛關注，而內模和自適應技術作為解決自適應伺服控制問題的強有力工具，其優點在于能夠在外部系統中包含未知參數的情況下實現軌跡跟蹤、干擾抑制和魯棒性等多種控制目標。將內模和自適應技術應用到永磁同步電機中不但能在外部干擾頻率和電機參數未知條件下取得良好的速度跟蹤效果，而且還能實現未知干擾頻率的估計。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于內模的永磁同步電機自適應速度控制方法。

本發明的技術方案是：

本發明的一種基于內模的永磁同步電機自適應速度控制方法，該方法包含以下步驟：

步驟1：建立永磁同步電機數學模型；

步驟2：將外部干擾頻率未知條件下的永磁同步電機的速度跟蹤和干擾抑制問題描述為一個自適應伺服控制問題；

步驟3：設計內模，將電機系統的自適應伺服控制問題轉化為由電機系統和內模組成的增廣系統的魯棒鎮定問題；

步驟4：采用速度-電流環的級聯結構，基于自適應輸出調節理論，針對速度環設計自適應狀態反饋控制器；

步驟5：采用速度-電流環的級聯結構，針對電流環設計PI控制器并給出最終控制器。

進一步地，一種基于內模的永磁同步電機自適應速度控制方法，其特征在于，所述步驟1具體為：

永磁同步電機數學模型為：

其中：u_d、u_q分別是定子電壓的d-q軸分量，i_d、i_q分別是定子電流的d-q軸分量，L是電樞電感，R_s是定子電阻，p是極對數，Φ_v代表永磁體磁鏈，ω_r是實際機械角速度，T_L是負載轉矩，J是電機轉子轉動慣量，B是粘滯摩擦系數。

進一步地，一種基于內模的永磁同步電機自適應速度控制方法，其特征在于，所述步驟2具體為：

1)本方法假定參考速度ω_d和負載轉矩T_L可由以下外部系統產生：

其中A₁(σ),N₁,N₂為三個定常矩陣但σ是未知常數。此外部系統具有一般性，可產生實際中常用的信號如常值信號、斜坡信號、正弦信號等。