【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机控制，尤其涉及一种基于plc的永磁同步电机自适应控制方法及系统。
技术介绍
1、永磁同步电机(pmsm)凭借其各种优点,被越来越多地应用于国防、航空航天、电动汽车驱动等领域。随着科技和社会水平的发展,电机控制系统的高可靠性和高稳定性成为众多领域的关注焦点。但当电机在长时运作、温度变化、负载变化等多种复杂多变的应用场景下运行时,电机的相关参数则会发生变化,这也将导致控制器性能产生一定程度的劣化。在机械参数辨识过程中,传统滑模观测器(smo)存在抖振和响应慢等问题,且需要额外滤波器来获得更准确的辨识结果,这可能导致辨识结果的时延和幅值衰减，因此需要一种更加精确和稳定的电机自适应控制方法及系统。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于plc的永磁同步电机自适应控制方法及系统，以解决现有的电机控制方法精确性和稳定性不足的问题。
2、基于上述目的，本专利技术提供了一种基于plc的永磁同步电机自适应控制方法，方法包括：
3、s1、基于plc对永磁同步电机系统进行状态空间建模，将永磁同步电机系统表示为基于plc的状态空间方程；
4、s2、根据永磁同步电机系统的状态空间方程，设计龙伯格状态观测器；
5、s3、引入变结构控制策略，选择切换面和切换规律，构造变结构龙伯格观测器，以估计电机系统的转子位置；
6、s4、基于plc传感器检测永磁同步电机系统转子的实际位置，使用pll锁定电路，通过比较预测位置和
7、s5、选择神经网络自适应电机模型的控制策略，将观测器的输出作为plc控制的输入，根据实际运行情况和估计的状态动态调整控制器的参数，通过plc对永磁同步电机进行自适应控制。
8、优选的，步骤s1中，基于plc的状态空间方程为永磁同步电机在同步旋转d-q坐标系下的数学模型：
9、；
10、ud,uq与ua,ub,uc的变换关系为：
11、；
12、其中，ua，ub和uc是永磁同步电机的三相定子电压，rs是定子电阻，是转子永磁体单相的磁链幅值，是转子的电位置，ωm是转子机械角速度，np是磁极对数，τe是电磁转矩，τ1是负载转矩，b是阻尼系数，ud和uq是d-q轴的定子电压，id和iq是d-q轴的定子电流，ld和lq是d-q轴的电感，j表示转矩系数， u α表示永磁同步电机的 α相的电压， u β表示永磁同步电机的 β相的电压，t2s/2r表示clarke变换，t3s/2r表示park变换。
13、优选的，永磁同步电机在同步旋转d-q坐标系下的数学模型由永磁同步电机的三相静止坐标系下的数学模型经坐标变换对其进行降阶和解耦得到，三相静止坐标系下的数学模型为：；
14、其中，ia,ib和 ic是三相定子电流，ωe是转子的电角速度。
15、优选的，坐标变换包括：
16、进行clarke变换将a-b-c三相静止坐标系等效成α-β两相静止坐标系；
17、进行park变换将α-β两相静止坐标系转变成旋转的d-q坐标系；
18、通过反变换得到的三相静止坐标系下的交流分量，坐标系变换为：
19、。
20、优选的，构造变结构龙伯格观测器包括：
21、设计基本的龙伯格观测器，结构为：；
22、其中x表示状态变量，u是控制输入，y是控制输出，表示估计状态，表示估计的输出，表示估计状态的一阶导数，a为状态矩阵，b为输入矩阵，l为观测器增益矩阵，c为输出矩阵，d为反馈增益矩阵；
23、引入变结构控制策略，选择切换面为状态误差，表示为：；
24、其中e是状态的估计误差；
25、在切换面附近设计滑模控制律，确保状态估计的收敛性；
26、将滑模控制策略引入观测器设计中，得到变结构观测器。
27、优选的，滑模控制律的公式为：；
28、其中s 为滑模变量，λ>0 为增益参数。
29、优选的，变结构观测器为：；其中μ(s) 是变结构控制项，即切换控制律：；
30、α 和 β 是设计参数，用于确保切换控制的效果。
31、优选的，神经网络自适应电机模型的控制策略包括：
32、通过实验或仿真获取电机在不同工况下的输入输出数据；
33、对输入数据和输出数据进行标准化处理；
34、将标准化处理后的数据划分为训练集、验证集和测试集；
35、选择均方误差作为损失函数来衡量预测值与实际值之间的差距；
36、选择梯度下降法或adam优化器作为优化算法；
37、使用训练集对神经网络进行训练，并利用验证集进行调优，直到网络在验证集上验证准确率超过设定值，输出优化结果作为控制信号。
38、本专利技术还提供一种基于plc的永磁同步电机自适应控制方法及系统，包括策略模块、plc控制模块和plc信息采集模块：
39、所述策略模块用于基于plc对永磁同步电机系统进行状态空间建模，将永磁同步电机系统表示为基于plc的状态空间方程；根据永磁同步电机系统的状态空间方程，设计龙伯格状态观测器；
40、引入变结构控制策略，选择切换面和切换规律，构造变结构龙伯格观测器，以估计电机系统的转子位置；
41、通过所述plc信息采集模块检测永磁同步电机系统转子的实际位置，使用pll锁定电路，通过比较预测位置和实际位置之间的差异，并调整控制信号，使得预测位置符合实际位置；
42、选择神经网络自适应电机模型的控制策略，将观测器的输出作为plc控制的输入，所述plc控制模块根据实际运行情况和估计的状态动态调整控制器的参数，通过plc对永磁同步电机进行自适应控制。
43、本专利技术的有益效果：本专利技术通过对永磁同步电机系统进行状态空间建模，得到状态空间方程，状态空间方程，设计龙伯格状态观测器，并引入变结构控制策略，选择切换面和切换规律，构造变结构龙伯格观测器，以估计电机系统的转子位置，通过估计转子位置对电机进行自适应控制，可以减少传感器成本，提高系统可靠性，提高控制精度，简化控制算法；
44、通过设计变结构龙伯格观测器，可以适应系统动态变化和不同工作区域，提高系统对外部扰动和模型不确定性的鲁棒性。
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1.一种基于PLC的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于PLC的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，步骤S1中，所述基于PLC的状态空间方程为永磁同步电机在同步旋转d-q坐标系下的数学模型：
3.根据权利要求2所述的基于PLC的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，永磁同步电机在同步旋转d-q坐标系下的数学模型由永磁同步电机的三相静止坐标系下的数学模型经坐标变换对其进行降阶和解耦得到，三相静止坐标系下的数学模型为：
4.根据权利要求3所述的基于PLC的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，所述坐标变换包括：
5.根据权利要求1所述的基于PLC的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，所述构造变结构龙伯格观测器包括：
6.根据权利要求5所述的基于PLC的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，所述滑模控制律的公式为：；
7.根据权利要求6所述的基于PLC的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，所述变结构观测器为：；其中μ(s) 是变结构控制项，即切换控制
8.根据权利要求1所述的基于PLC的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，所述神经网络自适应电机模型的控制策略包括：
9.一种基于PLC的永磁同步电机自适应控制系统，其特征在于，所述系统包括策略模块、PLC控制模块和PLC信息采集模块：
...【技术特征摘要】
1.一种基于plc的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于plc的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，步骤s1中，所述基于plc的状态空间方程为永磁同步电机在同步旋转d-q坐标系下的数学模型：
3.根据权利要求2所述的基于plc的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，永磁同步电机在同步旋转d-q坐标系下的数学模型由永磁同步电机的三相静止坐标系下的数学模型经坐标变换对其进行降阶和解耦得到，三相静止坐标系下的数学模型为：
4.根据权利要求3所述的基于plc的永磁同步电机自适应控制方法，其特征在于，所述坐标变换包括：
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈思宁，张公平，
申请(专利权)人：傲拓科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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