【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁电机系统的控制技术，具体涉及一种永磁电机系统的转速磁链级联鲁棒控制方法及系统，特别是应用于大型永磁电机系统的控制技术。
技术介绍
1、永磁电机系统具有高效率和高功率密度的特点，在重载矿卡、新能源乘用车、风力发电等装备中得到了广泛的研究和关注。永磁电机系统作为复合传动系统的关键与核心部件，其控制性能与可靠性是制约其发展的关键所在。
2、模型预测控制技术是根据受控系统当前状态变量和离散数学模型来实现最优控制的一类高性能控制方法，适合系统多目标控制，凭借其动态响应速度快、算法实现简单、零稳态误差及无超调等优点，在工业领域中已成为电机系统先进控制技术成功应用的代表。然而，永磁电机系统传统模型预测控制对数学模型依赖严重，参数失配时会导致较大的磁链、转矩脉动以及较高的电流畸变率，尤其在重载上坡、大负荷冲击、高速域等极端工况下控制效果不理想，严重制约了永磁电机模型预测控制的应用。因此，解决参数失配问题的控制技术是本领域所需要探索的；其中，目前针对永磁电机系统模型预测控制参数失配问题，主要采用观测器对参数失配引起的未知扰动量进行简单补偿，对模型预测控制结构未进行改进。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是以另一种技术思路来解决永磁电机系统模型预测控制参数失配问题，降低预测控制系统对电机数学模型的依赖，即从模型预测控制固有结构改进和观测器补偿相结合新角度来解决永磁电机系统参数失配问题；其中，利用超局部模型理论设计的转速磁链级联无模型预测控制器，只需要设定的系统输入和输出
2、为此，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供的一种永磁电机系统的转速磁链级联鲁棒控制方法，包括以下步骤：
4、s1；获取永磁电机的电机参量，所述电机参量至少包含电机的电流、实际磁链、实际转速；
5、s2；基于复合离散扩展状态观测器，利用所述实际转速、实际磁链对永磁电机运行过程进行观测得到集总扰动、磁链观测值以及转速观测值，所述集总扰动包括转速环集总扰动、磁链环集总扰动；
6、s3；将所述集总扰动、磁链观测值、转速观测值反馈至基于超局部模型设计的转速磁链级联无模型预测控制器得到q轴电压指令值，所述转速磁链级联无模型预测控制器包括相互连接的转速无模型预测控制器、磁链无模型预测控制器；
7、其中，所述转速环集总扰动和所述转速观测值输入至转速无模型预测控制器，用以预测q轴磁链指令值；所述磁链环集总扰动、所述磁链观测值以及dq轴磁链指令值输入至所述磁链无模型预测控制器用以预测dq轴电压指令值，d轴磁链指令值预先设定；
8、s4；将基于所述dq轴电压指令值变换的αβ相电压指令值输入至永磁电机的调制模块实现电机电机控制。
9、本专利技术技术方案致力于解决复杂工况下电感和磁链参数失配，涉及到转速外环和磁链内环，控制器设计中消除不同参数摄动的影响，不涉及到电感和磁链的级联控制器应用到内外环中，再利用转速的观测误差和磁链的观测误差通过复合离散扩展状态观测器来对内外环输入状态和扰动项进行估计，以实现控制器的平稳运行和精确控制。
10、可选地，所述转速无模型预测控制器的控制模型表示为：
11、
12、利用拉格朗日插值法可以得到：
13、ψqref(k+1)＝3ψqref(k)-3ψqref(k-1)+ψqref(k-2)
14、式中，ψqref(k-2)、ψqref(k-1)、ψqref(k)、ψqref(k+1)分别为k-2、k-1、k、k+1时刻/采样点的q轴磁链指令值，ωref(k+1)为k+1时刻/采样点的参考转速，为k+1时刻/采样点的转速观测值，为k+1时刻/采样点的转速环集总扰动，α为转速超局部模型的增益，ts为采样周期。
15、可选地，所述磁链无模型预测控制器的控制模型表示为：
16、
17、式中，表示预测的k时刻/采样点的d、q轴电压指令值的矢量，t为矩阵转置符号，表示k+1时刻/采样点的d、q轴磁链环集总扰动的矢量，表示k+1时刻/采样点的d、q轴磁链观测值的矢量，表示k+1时刻/采样点的d、q轴磁链指令值的矢量，ts为采样周期，β为磁链超局部模型的增益。
18、可选地，所述转速无模型预测控制器、所述磁链无模型预测控制器的构建分别是以建立转速控制的超局部模型、建立磁链控制的超局部模型为基础推理的；
19、其中，所述转速控制的超局部模型表示为：
20、
21、式中，α是转速超局部模型的增益，d是转速环集总扰动，ωe是转速，t为时间；
22、所述磁链控制的超局部模型表示为：
23、
24、式中，ψs表示d、q轴定子磁链ψd、ψq的矢量，us为d、q轴电压矢量，fs为d、q轴磁链环集总扰动矢量，β为磁链超局部模型的增益。
25、可选地，所述复合离散扩展状态观测器的观测模型表示为：
26、
27、存在，k时刻/采样点的x矩阵由k时刻/采样点的d、q轴定子磁链实际值ψd(k),ψq(k)、转速实际值ωe(k)构成；k时刻/采样点的状态矩阵观测值由k时刻/采样点的d、q轴定子磁链观测值转速观测值构成；k时刻/采样点的误差矩阵由k时刻/采样点的磁链误差es(k)、转速误差eω(k)构成；k时刻/采样点的uo矩阵由k时刻/采样点的d、q轴定子电压ud(k),uq(k)、q轴磁链ψq(k)构成；k时刻/采样点的集总扰动矩阵由k时刻/采样点的转速环集总扰动磁链环集总扰动构成；矩阵矩阵n＝tsi3×3，矩阵矩阵
28、式中，ts是采样时间，γ1、γ2均为转速环观测器增益；β为磁链超局部模型的增益，α是转速超局部模型的增益；λ1、λ2为磁链环观测器增益。
29、可选地，所述复合离散扩展状态观测器的观测模型是通过对复合离散扩展状态观测器的转速观测模型和磁链观测模型进行离散化处理得到的；
30、其中，定义转速控制系统的状态输入为q轴磁链和转速环集总扰动，对应复合离散扩展状态观测器的转速观测模型，表示为：
31、
32、定义磁链控制系统的状态输入为dq轴定子电压和磁链环集总扰动，对应复合离散扩展状态观测器的磁链观测模型表示为：
33、
34、式中，ωe分别为转速观测值、转速实际值；ψs分别为磁链矢量观测值、磁链矢量实际值，us为d、q轴电压矢量；为d、q轴磁链环集总扰动矢量观测值，β为磁链超局部模型的增益。
35、二方面，本专利技术提供的一种基于上述控制方法的控制系统，至少包括：
36、复合离散扩展状态观测器，利用永磁电机的实际转速、实际磁链对永磁电机运行过程进行观测得到集总扰动、磁链观测值以及转速观测值，所述集总扰动包括转速环集总扰动、磁链环集总扰动；
37、转速无模型预测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁电机系统的转速磁链级联鲁棒控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转速无模型预测控制器的控制模型表示为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磁链无模型预测控制器的控制模型表示为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转速无模型预测控制器、所述磁链无模型预测控制器的构建分别是以建立转速控制的超局部模型、建立磁链控制的超局部模型为基础推理的；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述复合离散扩展状态观测器的观测模型表示为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述复合离散扩展状态观测器的观测模型是通过对复合离散扩展状态观测器的转速观测模型和磁链观测模型进行离散化处理得到的；
7.一种基于权利要求1-6任一项所述方法的控制系统，其特征在于：至少包括：
8.一种永磁电机，其特征在于：设有权利要求7所述的控制系统，所述控制系统与永磁电机本体连接，用于控制永磁电机运行。
9.一种电子设备，其特征在于：包括：<...
【技术特征摘要】
1.一种永磁电机系统的转速磁链级联鲁棒控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转速无模型预测控制器的控制模型表示为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磁链无模型预测控制器的控制模型表示为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转速无模型预测控制器、所述磁链无模型预测控制器的构建分别是以建立转速控制的超局部模型、建立磁链控制的超局部模型为基础推理的；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述复合离散扩展状态观测器的观测模型表示...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴公平，管佩怡，龙卓，黄凤琴，杨明，周湘祁，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：
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