1.一种永磁同步电机的鲁棒两自由度控制器的实现方法,其特征在于,包括:S1,获取永磁同步电机的d-q坐标轴数学模型及机械方程,所述d-q坐标轴数学模型表示为:其中,ud,uq分别是d轴和q轴电压,Rs是定子电阻,id,iq分别是d轴和q轴电流,ω是转子的电角速度,Ld,Lq是等效的d轴和q轴电感,Ψf是PMSM的有效磁通,pn是电机的极对数,KT为转矩系数;
所述机械方程表示为:
其中,Te是电磁转矩,Tl是负载转矩,J是转动惯量,B是粘性系数,ωm是转子速度;
S2,采用H∞控制理论设计鲁棒两自由度控制系统中的两个控制器Ca(s)和Cb(s),其中,Cb(s)=k3+k1s,且由上述式1和式2,得出系统被控对象G(s)的表示为:根据标准的鲁棒控制系统的被控对象P(s),及闭环系统满足的稳定性条件,计算得到所述控制器参数值K,其中,所述标准的鲁棒控制系统的被控对象P(s)的状态空间表示为:其中,x=[x1 x2 x3]T,z=[z1 z2 z3]T, x3=θm,是q轴参考电流,il=Tl/KT是外部的等效电流干扰, 是参考位置信号,u是控制输入信号,z是评价函数;状态方程式8中的矩阵的取值如下:所述控制器参数值K为:K=[k1 k2 k3];
S3,由上述控制器参数值K的值,所述鲁棒两自由度控制系统的闭环传递函数:及劳斯稳定性定理,得出鲁棒两自由度控制系统的稳定性条件为:若两自由度控制系统的参数值K满足所述式5,则设计的所述两自由度控制系统是稳定的。
2.根据权利要求1所述的实现方法,其特征在于,所述鲁棒两自由度控制系统中,从参考输入r到被控量y的闭环传递函数为:从干扰d到被控量y的闭环传递函数为:
其中,C(s)=Ca(s)-Cb(s),Cf(s)=Cb(s),C(s)是一自由度控制系统中的控制器,Gp(s)为系统的被控对象,Gyr(s)为一自由度控制系统中从参考输入r到被控量y的闭环传递函数,Gyd(s)为一自由度控制系统中从干扰d到被控量y的闭环传递函数。
3.根据权利要求2所述的实现方法,其特征在于,一自由度控制系统中,所述被控对象Gp(s)表示为:闭环传递函数Gyr(s)表示为:
闭环传递函数Gyd(s)表示为:
4.根据权利要求1所述的实现方法,其特征在于,所述标准的鲁棒控制系统中的状态反馈控制器表示为:u=Kx,式9;
其中,K即为所述控制器参数值K;
且闭环系统满足的稳定性条件包括从多变量输入ω到多变量输出z的闭环传递函数Tzω(s)满足:||Tzω(s)||∞<γ,式10,其中,γ是一个给定的正数。
5.根据权利要求4所述的实现方法,其特征在于,所述闭环系统满足的稳定性条件还包括状态反馈控制器满足:其中,P1和P2为两个线性矩阵不等式的正定矩阵,由式11得到状态反馈控制器表示为:u=Kx=P2P1-1x,式12;
进而得到,K=P2P1-1,式13。
6.根据权利要求5所述的实现方法,其特征在于,减小所述式11中γ的值,直到式11无解,得到γ的最优值和矩阵P1和P2,结合式13计算出状态反馈控制器参数值K,该值K 为矩阵P1和P2的最优解。