【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制，具体涉及一种基于双误差校正扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰速度控制方法。
技术介绍
1、永磁同步电机(pmsm)因其高效、高功率密度和高可靠性而被广泛应用于机器人、电动汽车和其他工业领域，在这些工业领域，电机系统需要有效抑制由参数失配、未建模动态以及负载转矩等引起的多源扰动。
2、由于控制理论的快速发展，以自抗扰控制为代表的两自由度控制器(如文献[j.han,“from pid to active disturbance rejection control,”ieee transactionson industrial electronics,vol.56,no.3,pp.900–906,mar.2009,doi:10.1109/tie.2008.2011621])得到了广泛的研究和应用，其通过设计扩张状态观测器估计总扰动并前馈补偿给控制器的方式，能够更加直观有效的对系统的跟踪响应和扰动抑制性能进行调节。
3、针对线性扩张状态观测器的参数整定方法(如文献[s.zhu et al.,“robustspeed control of electrical drives with reduced ripple using adaptiveswitching high-order extended state observer,”ieee transactions on powerelectronics,vol.37,no.2,pp.2009–2020,feb.2022,doi:10.11
技术实现思路
1、鉴于上述，本专利技术提供了一种基于双误差校正扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，实现了零极点的解耦配置，揭示了零点移动对控制系统动稳态性能和稳定裕度的影响规律，并基于独立的零点配置自由度优化了系统的动态响应、稳态性能以及参数鲁棒性。
2、一种基于双误差校正扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，包括如下步骤：
3、(1)建立具有集总扰动形式的永磁同步电机动力学模型；
4、(2)根据所述永磁同步电机动力学模型设计自抗扰速度控制器中的反馈控制律；
5、(3)构建双误差校正扩张状态观测器并优化其参数；
6、(4)利用双误差校正扩张状态观测器估计出电机系统的集总扰动；
7、(5)将估计得到的集总扰动代入反馈控制律中得到dq轴定子电流参考值(d轴参考值为0)，从而对永磁同步电机进行闭环控制。
8、进一步地，所述步骤(1)中永磁同步电机动力学模型的表达式如下：
9、
10、其中：ωm为pmsm的机械角速度，为ωm的一阶导数，kt为pmsm的转矩常数，iq为pmsm的q轴定子电流，j和b分别为pmsm的总惯性和粘性摩擦系数；td＝tl+tr，tl为pmsm的负载转矩，tr为pmsm的转矩脉动，td表示包含负载转矩和转矩脉动的总扰动转矩，为q轴定子电流参考值，b为控制增益且b＝kt/j，bn为控制增益b的标称值，d为电机系统的集总扰动。
11、进一步地，所述集总扰动d的表达式如下：
12、
13、进一步地，所述步骤(2)中反馈控制律的表达式如下：
14、
15、其中：为机械角速度的参考值，kp为比例增益，为集总扰动的估计值。
16、进一步地，所述步骤(3)中双误差校正扩张状态观测器的表达式如下：
17、
18、其中：为集总扰动估计值的一阶导数，为机械角速度ωm的观测值，为机械电角度θm的观测值，ξ为误差校正项，β1～β3为观测器增益，α为可调增益，和分别为和的一阶导数。
19、进一步地，所述步骤(3)中对双误差校正扩张状态观测器参数优化后，观测器增益β1～β3以及可调增益α的表达式如下：
20、
21、其中：ωo为主导极点配置的观测器带宽，δ为主导零点配置的可调增益。
22、进一步地，所述可调增益δ的调节范围为0～3，当δ取0～δos时，电机控制系统在抵抗阶跃扰动时不会产生二次超调；当δ取δos～3时，电机控制系统在低频段的抗扰性能进一步增强；当δ＝3时，电机控制系统能够实现速度无静差抑制斜坡扰动；其中临界值δos的表达式如下：
23、
24、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器用于执行该计算机程序以实现上述基于双误差校正扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰速度控制方法。
25、一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时以实现上述基于双误差校正扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰速度控制方法。
26、基于上述技术方案，本专利技术具有以下有益技术效果：
27、1.本专利技术通过与极点解耦的零点轨迹移动拓宽了基于线性扩张状态观测器的自抗扰速度控制系统性能调节的自由度和灵活性。
28、2.本专利技术揭示了零位位置对自抗扰速度控制器动态响应、稳态性能和稳定裕度的影响规律，并给出了一种简明实用的控制参数整定指南。
29、3.本专利技术在不影响自抗扰速度控制器极点配置的前提下，通过对零点位置的优化，提高了系统的动态响应和稳态扰动抑制性能，提高了系统在参数变化下的鲁棒性。
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1.一种基于双误差校正扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中永磁同步电机动力学模型的表达式如下：
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述集总扰动d的表达式如下：
4.根据权利要求2所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中反馈控制律的表达式如下：
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中双误差校正扩张状态观测器的表达式如下：
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中对双误差校正扩张状态观测器参数优化后，观测器增益β1～β3以及可调增益α的表达式如下：
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述可调增益δ的调节范围为0～3，当δ取0～δos时，电机控制系统在抵抗阶跃扰动时不会产生二次超调；当δ取δos～3时，电机控制系统在低频段的
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，其特征在于：所述处理器用于执行该计算机程序以实现如权利要求1～7任一权利要求所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时以实现如权利要求1～7任一权利要求所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双误差校正扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中永磁同步电机动力学模型的表达式如下：
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述集总扰动d的表达式如下：
4.根据权利要求2所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中反馈控制律的表达式如下：
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中双误差校正扩张状态观测器的表达式如下：
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机自抗扰速度控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中对双误差校正扩张状态观测器参数优化后，观测器增益β...
【专利技术属性】
技术研发人员：史婷娜，谭本慷，曹彦飞，李晨，王志强，夏长亮，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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