【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多永磁同步电机速度协同控制，具体涉及一种基于领导-跟随一致性的多pmsm滑模速度协同控制方法。
技术介绍
1、永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor，pmsm)以其高功率密度、高运行效率和高可靠性等优点，在工业生产、高速列车牵引和新能源汽车等领域得到了广泛的应用。为适应生产工艺日趋复杂的先进制造业发展和解决单电机拖动功率受限问题，采用多永磁同步电机同步拖动的方式被广泛研究，因此对多永磁同步电机速度同步控制技术的研究具有重要现实意义。
2、传统多永磁同步电机同步控制技术，例如偏差耦合控制和交叉耦合控制，包括同步控制、跟随控制和电流控制三大部分。以偏差耦合控制为例，跟随控制和电流控制的目的是为了使电机能以期望的性能跟踪给定转速，并使电机转速、电流双闭环系统具有一定的抗干扰能力，常用的控制方法有pi控制和滑模控制；而同步控制的目的是补偿电机自身与多机系统中的其他电机之间的同步误差，常用的做法是把同步误差经过比例环节调节后，直接补偿至转速环。
3、多pmsm同步控制技术的发展现在主要面临以下几个方面的问题，一是永磁同步电机在运行过程中易受参数变化和负载扰动的影响，在控制器设计过程中需要兼顾快速性和鲁棒性。二是传统的多永磁同步电机同步控制系统中控制器的数量和补偿器的数量太多，使得系统结构复杂，不利于拓展至电机数量较多的情形。三是传统的多永磁同步电机同步控制中，速度同步误差补偿器和速度跟随控制器的输出控制量仅为简单相加，致使控制目的不明确，进而导致同步性能和跟
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术提出一种基于领导-跟随一致性的多永磁同步电机滑模速度协同控制方法，旨在探索新的多永磁同步电机系统同步控制方法和克服制约同步控制技术发展的主要问题。
2、本专利技术所采取的技术方案包括如下步骤：
3、步骤1：建立永磁同步电机数学模型；
4、步骤2：将多永磁同步电机系统视为一个领导-跟随多智能体系统，并根据永磁同步电机数学模型构建领导-跟随多智能体系统的数学模型；
5、步骤3：根据领导-跟随多智能体系统的数学模型设计领导者跟踪控制器；
6、步骤4：构造多智能体系统通信网络拓扑图；
7、步骤5：定义跟随者智能体i的一致性误差和局部误差，再根据一致性误差和局部误差设计自适应一致性协议ui；
8、步骤6：设计跟随者智能体扰动观测器，将跟随者智能体i的转速ωm,i和q轴电流iq,i作为跟随者智能体扰动观测器的输入，对总扰动fi进行估计，得到总扰动估计值
9、步骤7：将总扰动估计值前馈补偿至自适应一致性协议中；
10、步骤8：对自适应一致性协议ui进行等价变换，得到跟随者智能体的q轴电流参考信号，并根据矢量控制原理设置d轴电流参考信号；
11、步骤9：对跟随者智能体的定子三相电流进行clark变换和park变换，得到跟随者智能体的实际dq轴电流；
12、步骤10：设计跟随者智能体滑模电流控制器，定义跟随者智能体的q轴电流参考信号和d轴电流参考信号与跟随者智能体的实际dq轴电流的误差为电流跟踪误差，并将电流跟踪误差作为跟随者智能体滑模电流控制器的输入，同时将跟随者智能体滑模电流控制器的输出作为跟随者智能体的dq轴参考电压；
13、步骤11：设计电流环综合扰动观测器，并将跟随者智能体的实际dq轴电流和dq轴参考电压作为电流环综合扰动观测器的输入；
14、步骤12：对跟随者智能体的dq轴参考电压进行park反变换，得到αβ轴参考电压信号；
15、步骤13：将α轴参考电压信号和β轴参考电压信号输入电压空间矢量脉宽调制svpwm单元，得到六路脉冲信号pwm1—pwm6；
16、步骤14：将六路脉冲信号pwm1—pwm6输入逆变器中，控制逆变器开关管的开关状态，实现多永磁同步电机系统的同步运行；
17、进一步的，所述步骤2包括：
18、步骤2.1：根据永磁同步电机数学模型建立跟随者智能体的数学模型；
19、将第i个跟随者智能体的数学模型描述为：
20、
21、其中i＝1,2,...,n代表跟随者智能体的索引值；n表示与多永磁同步电机系统中的n个永磁同步电机一一对应的n个跟随者智能体；ωm,i为第i个智能体的机械角速度；fi为第i个智能体的总扰动；ui＝aiiq,i为待设计的一致性协议；ai、bi均为第i个智能体的模型参数，iq,i为第i个智能体的q轴电流；为ωm,i的一阶导数；
22、步骤2.2：根据永磁同步电机的数学模型构建一个虚拟领导者智能体；
23、所述虚拟领导者智能体的数学模型表示为：
24、
25、其中ωm,0代表领导者的机械角速度；u0代表领导者智能体的控制输入，且u0＝a0iq,0；a0和b0均为领导者的模型参数；iq,0为领导者的q轴电流；为的一阶导数；
26、进一步的，所述领导者智能体跟踪控制器的设计方法为：设置参考转速为ωd，并将参考转速ωd与ωm,0作差，得到领导者跟踪误差将作为领导者跟踪控制器的输入，根据公式(5)设计领导者跟踪控制器为：
27、u0＝-b0ωm,0+unon (6)
28、其中unon为非线性控制率，且将unon设计为：
29、
30、其中为跟踪误差；k1,0,k2,0,k3,0,γ0均为可调参数，且k1,0,k2,0,k3,0>0，γ0>1；
31、将上述设计好的领导者跟踪控制器和非线性控制率带入虚拟领导者智能体的数学模型，得到公式(8)：
32、
33、进一步的，所述步骤4构造的所述通信网络用无向拓扑图g＝(v,e,a)表示，其中v＝{v1,v2,...vn}为节点集，v1,v2,...,vn表示n个跟随者智能体节点；为边集，若(vj,vi)∈e，则跟随者智能体节点vi与跟随者智能体节点vj之间可以相互共享信息；a＝[aij]代表邻接矩阵，其中aij表示跟随者智能体节点vi与跟随者智能体节点vj之间的连接关系；若(vj,vi)∈e则aij>0，否则aij＝0；定义aii＝0；跟随者智能体节点vi的邻居智能体节点集合定义为ni＝{vj|(vj,vi)∈e}；定义diag{d1,d2,...dn}为以d1,d2,...dn为对角线元素的对角矩阵；度矩阵表示为d＝diag{d1,d2,...dn}，其中对角线元素表示跟随者智能体节点vi的入度；定义l＝[lij]＝d-a为拉普拉斯矩阵；定义v0为领导者节点；定义邻接矩阵m＝diag{m1,m2,...,mn}，其中mi表示领导者节点v0与跟随者智能体节点vi的连接关系；若v0∈ni，则mi>0，否则mi＝0；定义矩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于领导-跟随一致性的多PMSM滑模速度协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于领导-跟随一致性的多PMSM滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述步骤2包括：
3.据权利要求2所述的一种基于领导-跟随一致性的多PMSM滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述领导者智能体跟踪控制器的设计方法为：设置参考转速为ωd，并将参考转速ωd与ωm,0作差，得到领导者跟踪误差将作为领导者跟踪控制器的输入，根据公式(5)设计领导者跟踪控制器为：
4.权利要求3所述的一种基于领导-跟随一致性的多PMSM滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述步骤4构造的所述通信网络用无向拓扑图G＝(V,E,A)表示，其中V＝{v1,v2,...vn}为节点集，v1,v2,...,vn表示n个跟随者智能体节点；为边集，若(vj,vi)∈E，则跟随者智能体节点vi与跟随者智能体节点vj之间可以相互共享信息；A＝[aij]代表邻接矩阵，其中aij表示跟随者智能体节点vi与跟随者智能体节点vj之间的连接关系；若(vj,vi)∈E则aij>0，
5.权利要求4所述的一种基于领导-跟随一致性的多PMSM滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述步骤5包括：
6.权利要求5所述的一种基于领导-跟随一致性的多PMSM滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述步骤6中包括：
7.权利要求6所述的一种基于领导-跟随一致性的多PMSM滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述步骤9包括：
8.权利要求7所述的一种基于领导-跟随一致性的多PMSM滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述步骤10中设计跟随者智能体滑模电流控制器的过程包括：
9.权利要求8所述的一种基于领导-跟随一致性的多PMSM滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述设计电流环综合扰动观测器的过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于领导-跟随一致性的多pmsm滑模速度协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于领导-跟随一致性的多pmsm滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述步骤2包括：
3.据权利要求2所述的一种基于领导-跟随一致性的多pmsm滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述领导者智能体跟踪控制器的设计方法为：设置参考转速为ωd，并将参考转速ωd与ωm,0作差，得到领导者跟踪误差将作为领导者跟踪控制器的输入，根据公式(5)设计领导者跟踪控制器为：
4.权利要求3所述的一种基于领导-跟随一致性的多pmsm滑模速度协同控制方法，其特征在于，所述步骤4构造的所述通信网络用无向拓扑图g＝(v,e,a)表示，其中v＝{v1,v2,...vn}为节点集，v1,v2,...,vn表示n个跟随者智能体节点；为边集，若(vj,vi)∈e，则跟随者智能体节点vi与跟随者智能体节点vj之间可以相互共享信息；a＝[aij]代表邻接矩阵，其中aij表示跟随者智能体节点vi与跟随者智能体节点vj之间的连接关系；若(vj,vi)∈e则aij>0，否则aij＝0；定义aii＝0；跟随者智能体节点vi的邻居智能体节点集合定义为ni＝{vj|(vj,vi)∈e}；定义diag{d1,d2,...dn}为以d1,d2,...dn为对角线元素的...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯利民，赵世杰，王巍，李楠，李逃昌，李政龙，兰骁儒，耿春阳，牟广照，班铭允，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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