一种永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法技术

本发明专利技术提供了一种永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法，该方法包括：根据永磁同步电机的机械角速度和电磁转矩，建立降维状态观测器，对负载转矩T

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机
，尤其涉及一种永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机(PMSM)以其体积小、效率高、电磁转矩大、容易维护、控制方便等诸多优点，已广泛应用于数控机床、航空航天、工业机器人等领域。特别是在航空航天领域，PMSM伺服系统的性能直接决定着飞行器控制的品质。高性能的伺服应用要求永磁同步电机有快速的动态响应，较宽的调速范围，起动时无超调，稳态时无静差等。同时，对于不确定的参数变化和外界扰动，PMSM伺服系统还应具备良好的适应性和抗扰性。
[0003]在PMSM实际运行过程中，电机所带负载转矩的变化会对系统期望的伺服性能造成不良的影响。尤其是在超声速、高超声速飞行器伺服系统中，由于受到复杂气动力和气动热的影响，加之系统本身的机械间隙、机械刚度及摩擦力等非线性因素，较小的负载扰动也会造成较大的速度波动，从而影响伺服系统的稳定性。当负载转矩频繁变化或扰动转矩持续存在时，PMSM的转速会发生明显的变化，严重时甚至会出现振荡，降低电机的控制性能。
[0004]目前，常用的方法是在PMSM运行中及时准确的获取负载转矩，并对其加以适当的控制或补偿，来及时削弱负载转矩扰动对速度控制的影响，以减小转矩变化引起的速度波动，提高电机速度控制的平稳性和伺服系统的抗扰动性能。为了获取PMSM负载转矩，实际应用中通常采用转矩观测的方法对电机的负载转矩进行估计和辨识。
[0005]在PMSM速度伺服系统中，控制策略通常采用技术成熟度比较高的比例
‑
积分(PI)控制。然而当系统受到诸如负载转矩的外部扰动时，PI控制的快速性和抗扰性等高性能要求却不够理想。因此，在传统PI控制的基础上引入负载转矩辨识，通过前馈补偿来及时削弱转矩扰动对电机转速的影响，具有重要的实际工程意义。然而，目前已有的技术方法提高了PMSM控制系统的抗转矩扰动性能，但并未考虑系统中转动惯量对转矩辨识结果的影响，更没有对此提出行之有效的控制策略。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0007]本专利技术提供了一种永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法，其特征在于，永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法包括：根据永磁同步电机的机械角速度和电磁转矩，建立降维状态观测器，通过降维观测器对负载转矩T
L
进行实时辨识与估计，以获取负载转矩辨识值根据PMSM的电磁转矩T
e
和负载转矩辨识值利用自整定sigmoid函数在线实时调节自整定补偿系数β
1_adp
以实现自适应速度补偿的参数自调整；将负载转矩辨识值通过自整定补偿系数β
1_adp
补偿到PMSM电流调节器的输入端，以完成永磁同步电机系数自整定速度补偿。
[0008]进一步地，降维状态观测器中电机转速和负载转矩的辨识值的递推公式为其中，为k+1时刻的转子机械角速度辨识值，为k+1时刻的负载转矩辨识值，为k时刻的转子机械角速度辨识值，为k时刻的负载转矩辨识值，T
e
(k)为k时刻的电机的电磁转矩，ω
m
(k)为k时刻的转子机械角速度，K为状态反馈矩阵，α为期望极点，J为电机的转动惯量，点，J为电机的转动惯量，C＝[10]，B
m
为粘滞摩擦系数，T为辨识算法的控制周期。
[0009]进一步地，自整定补偿系数β
1_adp
根据获取，其中，β
1_adp
为自整定补偿系数，a>0，用于调节sigmoid函数的斜率；M>0，N>0，M和N用于设置sigmoid函数的幅值和偏置。
[0010]进一步地，永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法根据进行自适应速度补偿，其中，为补偿后的电流给定值，为速度调节器输出的电流给定值，K
t
为电机转矩常数。
[0011]应用本专利技术的技术方案，提供了一种永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法，该永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法根据PMSM的电磁转矩T
e
和降维状态观测器的负载转矩辨识值利用自整定sigmoid函数在线实时调节自整定补偿系数β
1_adp
，实现自适应速度补偿的参数自调整，将负载转矩辨识值通过自整定补偿系数β
1_adp
补偿到PMSM电流调节器的输入端进行自适应速度补偿。与现有技术相比，本专利技术增强了自适应速度补偿对负载转矩辨识结果的鲁棒性，减小了因惯量偏离真实值而导致负载转矩辨识出现超调或偏差时，通过前馈补偿对速度控制造成的冲击和振荡，即减小了负载转矩辨识结果对前馈补偿的影响，提高了PMSM伺服系统的控制性能。
附图说明
[0012]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的系数自整定速度补偿的系统控制框
图；
[0014]图2示出了根据本专利技术的具体实施例提供的负载转矩降维状态观测器原理框图；
[0015]图3示出了根据本专利技术的具体实施例提供的补偿系数sigmoid函数曲线图；
[0016]图4示出了根据本专利技术的具体实施例提供的自适应速度补偿控制原理框图。
具体实施方式
[0017]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0019]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法，其特征在于，所述永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法包括：根据永磁同步电机的机械角速度和电磁转矩，建立降维状态观测器，通过降维观测器对负载转矩T
L
进行实时辨识与估计，以获取负载转矩辨识值根据PMSM的电磁转矩T
e
和所述负载转矩辨识值利用自整定sigmoid函数在线实时调节自整定补偿系数β
1_adp
以实现自适应速度补偿的参数自调整；将所述负载转矩辨识值通过所述自整定补偿系数β
1_adp
补偿到PMSM电流调节器的输入端以完成永磁同步电机系数自整定速度补偿。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法，其特征在于，所述降维状态观测器中电机转速和负载转矩的辨识值的递推公式为其中，为k+1时刻的转子机械角速度辨识值，为k+1时刻的负载转矩辨识值，为k时刻的转子机械角速度辨识值，为k时刻的负载转矩辨识值，T
e
(k...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建，宋哲，杜林奎，张兆凯，王传泽，王贯，王天乙，宋志翌，张新华，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：