一种基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识方法技术

本发明专利技术提出了一种基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识方法，通过离线测量获取开关磁阻电机的磁链

【技术实现步骤摘要】
一种基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识方法


[0001]本专利技术属于电机控制领域，涉及一种基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识方法。

技术介绍

[0002]开关磁阻电机因其结构坚固简单、易于制造、性能好、适应恶劣条件等特点，近年来受到广泛关注，在航空航天、家用电器、电动汽车等领域得到了越来越多的应用和推广。
[0003]由于开关磁阻电机本身双凸极结构的特殊性，以及磁路饱和、涡流、迟滞效应等产生的非线性，导致开关磁阻电机在运行时存在一定的转矩脉动。为了解决以上问题，学者提出用模型预测控制技术实现对开关磁阻电机的调速控制。模型预测控制技术具有结构简单、控制直接、鲁棒性好等特点。但开关磁阻电机的模型预测控制性能，易受模型参数的影响。在传统模型预测控制技术中，开关磁阻电机的相电阻被认为是固定不变的。但申请人在进行开关磁阻电机控制过程中发现，开关磁阻电机相电阻受温度因素影响较为严重，导致基于固定相电阻假设下的传统模型预测控制方法在控制精度上难以满足要求，要实现开关磁阻电机的高精度控制，提高开关磁阻电机的适用性和调速性能，就必须获得实时、准确的相电阻。
[0004]申请人进一步研究发现，相电阻变化可以用相绕组温度的变化来反映，因此可以通过温度传感器间接测量相电阻。但是温度传感器位置分布是否恰当会影响电阻值辨识的准确性，另外增加温度传感器也削弱了开关磁阻电机结构简单，适应恶劣条件的优良特性。因此有必要考虑如何在不增加额外传感器的前提下，准确并且实时的确定开关磁阻电机的相电阻，从而提升关磁阻电机的模型预测控制性能。

技术实现思路

[0005]为解决传统开关磁阻电机调速控制系统因电机相电阻阻值参数变化引起控制效果不佳的问题，本专利技术提出一种基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识方法，在不增加额外温度传感器条件下，能够准确地在线预估开关磁阻电机的相电阻，使模型参数更加精确，提高了开关磁阻电机的适用性和调速性能。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]所述一种基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：获取开关磁阻电机磁链特性、电流特性和转子位置特性并构建数据表Ψ
ph
(i
ph
，θ)；其中θ为转子位置，i
ph
为相电流，Ψ
ph
为相磁链值；
[0009]步骤2：采集开关磁阻电机在k时刻的相电流i
ph
(k)和转子位置θ(k)值，并根据步骤1得到的数据表Ψ
ph
(i
ph
，θ)，获得开关磁阻电机在k时刻的相磁链值Ψ
ph
(k)；
[0010]步骤3：利用在k
‑
1时刻采集的开关磁阻电机相电压值u
ph
(k
‑
1)和相电流值i
ph
(k
‑
1)，根据公式
[0011]Ψ
es
(k)＝T
s
[u
ph
(k
‑
1)
‑
i
ph
(k
‑
1)R
es
(k
‑
1)]+Ψ
ph
(k
‑
1)
[0012]计算开关磁阻电机相绕组k时刻的相磁链估计值Ψ
es
(k)；
[0013]其中Ψ
es
(k)、T
s
、i
ph
(k
‑
1)、R
es
(k
‑
1)、u
ph
(k
‑
1)、Ψ
ph
(k
‑
1)分别为估计的k时刻的相磁链值、系统采样时间、采集的k
‑
1时刻的相电流值、反馈回的预估的k
‑
1时刻的相绕组电阻值、采集的k
‑
1时刻的相电压值、开关磁阻电机在k
‑
1时刻的相磁链值；
[0014]步骤4：根据步骤2和步骤3得到的开关磁阻电机在k时刻的相磁链值Ψ
ph
(k)和预估的磁链值Ψ
es
(k)构建滑模观测器误差函数e
r
＝Ψ
es
(k)
‑
Ψ
ph
(k)；
[0015]步骤5：构建滑模观测器系统
[0016][0017]式中R
es
(k)、k
r
、sgn分别为开关磁阻电机k时刻的预估相绕组电阻值、滑模观测器的增益值、符号函数，实现对相电阻的在线预估。
[0018]进一步的，步骤5中，通过在线积分运算可以实现相电阻的在线预估。
[0019]进一步的，步骤5中，滑模观测器的增益值其中为实际相电阻的变化率。
[0020]进一步的，步骤5中，滑模观测器的增益值k
r
＞1。
[0021]进一步的，步骤5中，利用PI调节构建滑模观测器增益值其中k
p
、k
i
为通过仿真实验得到的PI调节器的比例系数和积分系数。
[0022]进一步的，步骤5中，k
p
、k
i
的值分别为10、7。
[0023]有益效果
[0024]本专利技术首先克服了本领域在进行开关磁阻电机模型预测控制中认为相电阻固定不变的常规认识，提出需要实时获得开关磁阻电机相电阻，以提高开关磁阻电机的适用性和调速性能；进而指出采用增加传感器实时获得开关磁阻电机相电阻的方式所存在的不利性，因此提出了一种基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识方法，无需增加传感器即可实现开关磁阻电机相电阻在线辨识，该方法逻辑简单、易于实现、实时性强，辨识误差小，能够实时准确获得开关磁阻电机相电阻，对提高开关磁阻电机适用性和调速性能有着重要作用。
[0025]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0027]图1为基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识系统原理框图。
[0028]图2为系统辨识的与实际的开关磁阻电机运行时相电阻的对比图(由于实际开关磁阻电机电阻变化曲线难以获得，这里采用的是理论仿真模型给出的电机电阻)。
[0029]图3为所述一种基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识方法的步骤流程
图。
[0030]图4为系统辨识的与实际的开关磁阻电机运行时相电阻的误差图。
具体实施方式
[0031]针对传统开关磁阻电动机调速控制系统因电机相绕组阻值参数变化而引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于滑模观测器的开关磁阻电机相电阻在线辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：获取开关磁阻电机磁链特性、电流特性和转子位置特性并构建数据表Ψ
ph
(i
ph
，θ)；其中θ为转子位置，i
ph
为相电流，Ψ
ph
为相磁链值；步骤2：采集开关磁阻电机在k时刻的相电流i
ph
(k)和转子位置θ(k)值，并根据步骤1得到的数据表Ψ
ph
(i
ph
，θ)，获得开关磁阻电机在k时刻的相磁链值Ψ
ph
(k)；步骤3：利用在k
‑
1时刻采集的开关磁阻电机相电压值u
ph
(k
‑
1)和相电流值i
ph
(k
‑
1)，根据公式Ψ
es
(k)＝T
s
[u
ph
(k
‑
1)
‑
i
ph
(k
‑
1)R
es
(k
‑
1)]+Ψ
ph
(k
‑
1)计算开关磁阻电机相绕组k时刻的相磁链估计值Ψ
es
(k)；其中Ψ
es
(k)、T
s
、i
ph
(k
‑
1)、R
es
(k
‑
1)、u
ph
(k
‑
1)、Ψ
ph
(k
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛乐飞，张东鹏，钟继析，宋受俊，窦满峰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：