CN119401869A 一种永磁同步电机转速控制方法 （浙江大学）

本发明公开了一种永磁同步电机转速控制的q轴电流参考值输入扩张状态观测器中，并同2步骤1)设计永磁同步电机的自适应切换的扩张状态观测器ESO，将扩张状态观测器步骤2)在永磁同步电机的控制过程中，将永磁同步电机的转d=(3pΨf/2J_3pΨf/2J0)iqre且第二待整定参数k2等于0时，扩张状态稳态观测器ESO2的第一待整定参数k1自适应参数切换控制时，将预设第一转速阈值δ1和预设第二转速阈值δ2与永磁同步电机的δ2mref为永磁同步电机的参考转速。3观测器ESO切换为动态观测器ESO1，同时将切换控制过程的时间累计值t置零；当|e|≤δ1扩张状态观测器ESO处理后输出转速和集总扰动的观测值，将转速和集总扰动的观测值继转速环控制中的线性误差反馈控制律，再对永磁同步电机的转速环控制过程的集总扰动dpp根据转速环输出的q轴电流参考值iqref继续进行下一转速控制周期的自适应参数切换理器执行时实现如权利要求1_8中任一项所4用的转速环控制策略，如比例积分控制PI(proportional_integral)等都对转动惯量参数广泛的关注。扩张状态观测器ESO可以将包括转动惯量失配在内的内部不确定性和外部扰动统一视作集总扰动，并将集总扰动作为被控对象的扩张状态进行实时观测和前馈补偿，这使得基于扩张状态观测器ESO的永磁同步电机转速控制算法具有强抗扰动性、高鲁棒性[0005]为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种永磁同步电机转速控制方5[0007]步骤2)在永磁同步电机的控制过程中，将永磁同步电机的转速以及转速环输出的q轴电流参考值输入扩张状态观测器ESO中进行处理，并同时对扩张状态观测器ESO进行wm^/2J0)iqref+d^wm^m_wm^)_k2dd^d=(3pΨf/2J_3pΨf/2J0)iqre[0011]所述的扩张状态观测器ESO根据第一和第二待整定参数不同作进一步区分，当第一待整定参数k1大于0且第二待整定参数k2大于0时，扩张状态观测器ESO为动态观测器预设第二转速阈值δ2用于判断稳态误差是否处于系统容许范围；来判断wm[0013]所述的自适应参数切换控制时，将预设第一转速阈值δ1和预设第二转速阈值δ2与6δ2环控制过程的集总扰动d的观测值d^进行补偿，从而得到转速环输出的q轴电流参考值pp根据转速环输出的q轴电流参考值iqref继续进行下一转速控制周期的自适应参数制器主要由线性误差反馈控制律和自适应切换的扩张状态图4为永磁同步电机在跟踪阶跃转速参考信号时，采用传统的二阶扩张状态观测器ESO和本发明所提出自适应切换的扩张状态观测器ESO的波形仿真对比图，其中，图4的7机在跟踪阶跃转速参考信号时，在实际的等效转动惯量J为六倍预设标称转动惯量J0下采跃转速参考信号时，在实际的等效转动惯量J为预设标称转动惯量J0下采用本发明所提出跃转速参考信号时，在实际的等效转动惯量J为六倍预设标称转动惯量J0下采用本发明所提出自适应切换的扩张状态观测器ESO控制的波形仿磁同步电机在突加阶跃负载转矩时，在实际的等效转动惯量J为预设标称转动惯量J0下采跃负载转矩时，在实际的等效转动惯量J为六倍预设标称转动惯量J0下采用传统的二阶扩实际的等效转动惯量J为预设标称转动惯量J0下采用本发明所提出自适应切换的扩张状态等效转动惯量J为六倍预设标称转动惯量J0下采用本发明所提出自适应切换的扩张状态观min的伺服电机为例，对本发明的技术方案进行说明。在该实例中，电机的转动惯量为[0023]如图1所示，本发明的永磁同步电机的控制系统采用基于磁场定向控制策略的控制框架，包含转速环控制器、电流环控制器、坐通过安装在永磁同步电机上的增量式编码器获取电机的位置θ和转速wm，通过电流传感器实际电流iB和c相实际电流iC依次经过Clark变换和Park变换可得到q轴实际电流值iq和d轴观测器ESO为动态观测器ESO1还是稳态观测器ESO2，之后将转速wm和上一控制周期的转速环输出q轴参考电流iqref输入扩张状态观测器ESO，得到转速wm的观测值wm^和集总扰动d的8出d轴电压ud和q轴电压uq依次通过Park逆变换和空间矢量脉宽调制算法SVPWM处理后生成的永磁同步电机控制系统简化为永磁同步电机模型。其输入为q轴电流参考值iqref和永磁wm/2J0)iqref+d总扰动d的微分项dd的观测值dd^相加，再经过低通滤波环节1/（s+k1得到集总扰动d的观[0026]在扩张状态观测器ESO的设计过程中，首先根据永磁同步电机的动力学模型对永Jwme_TL_Bwmqq9wme/J_TL/J_Bwm/J=(3pΨf/2J0)iqref+ddd=(3pΨf/2J_3pΨf/2J0)iqre[0028]在永磁同步电机的控制过程中，首先将永磁同步电机的转速以及转速环输出的q一待整定参数k1大于0且第二待整定参数k2大于0时，扩张状态观测器ESO为动态观测器[0029]在自适应参数切换控制时，将预设第一转速阈值δ1和预设第二转速阈值δ2与永磁wmref为永磁[0030]扩张状态观测器ESO处理后输出转速和集总扰动的观测值，将转速和集总扰动的pppp[0031]根据转速环输出的q轴电流参考值iqref继续进行下一转速控制周期的自适应参数信号时，在实际的等效转动惯量J为预设标称转动惯量J0下采用传统的二阶扩张状态观测阶跃转速参考信号时，在实际的等效转动惯量J为六倍预设标称转动惯量J0下采用传统的的等效转动惯量J为六倍预设标称转动惯量J0下采用本发明所提出自适应切换的扩张状态时，获得在实际的等效转动惯量J为预设标称转动惯量J0下采用传统的二阶扩张状态观测在突加阶跃负载转矩时，获得在实际的等效转动惯量J为六倍预设标称转动惯量J0下采用称转动惯量J0下采用本发明所提出自适应切换的扩张状态观测器ESO控制的仿真波形，在得在实际的等效转动惯量J为六倍预设标称转动惯量J0下采用本发明所提出自适应切换的态观测器ESO和本发明所提出的自适应切换的扩张状态观测器ESO均能保持良好的转速动、程中均产生一定的波动。而本发