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专利号: 201910607884X
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于新型扰动观测器的永磁同步电机二阶滑模控制方法,其特征在于,基于永磁同步电机在d-q轴坐标系下的数学模型,选择控制输出为速度偏差量,为转速环设计二阶滑模控制器;利用设计新型的一阶负载扰动观测器,进行前馈补偿。

2.根据权利要求1所述的一种基于新型扰动观测器的永磁同步电机二阶滑模控制方法,其特征在于,所述控制方法的步骤包括:步骤1、建立永磁同步电机的数学模型;

步骤2、定义永磁同步电机的状态变量,建立系统的状态方程;

步骤3、选择控制输出为速度偏差量,为转速环设计二阶滑模控制器;

步骤4、设计一种新型的一阶负载扰动观测器,并将观测的负载转矩进行前馈补偿。

3.根据权利要求1所述的一种基于新型扰动观测器的永磁同步电机二阶滑模控制方法,其特征在于,步骤1中,所述建立的永磁同步电机模型为其中,id、iq分别为永磁同步电机定子绕组的d轴电流、q轴电流,ud、uq分别为d轴电压、q轴电压,R为定子电阻,TL为负载转矩,J为电机转动惯量,ω为电机机械角速度,B为摩擦系数,L为电机定子电感, 为电机的磁链,P为电机极对数;且 为电机转矩常数;对整个系统采用id=0的矢量控制。

4.根据权利要求1所述的一种基于新型扰动观测器的永磁同步电机二阶滑模控制方法,其特征在于,步骤2中,所述定义的永磁同步电机的状态变量为x1=ω-ω*,式中ω*为转子期望角速度。

5.根据权利要求4所述的一种基于新型扰动观测器的永磁同步电机二阶滑模控制方法,其特征在于,步骤2中,所述建立系统的状态方程的方法:根据定义的状态变量,建立如下表达式:

考虑方程的不确定性,将式(2)表示为

其中,Δa,Δb,Δc表示相应的不确定项,假设d(t)为系统总的不确定项,则有且d(t)≤L,L为一个有界的正常数;

将式(3)、式(4)带入式(2),得系统状态方程如下

6.根据权利要求5所述的一种基于新型扰动观测器的永磁同步电机二阶滑模控制方法,其特征在于,步骤3中,所述设计二阶滑模控制器的方法包括如下:选择控制输出为速度偏差量s=x1,假设滑动变量相对阶为2,则滑动变量s满足其中 |b(t,x)|≥b;

针对式子(4)对应的系统设计如下的虚拟控制器其中,定义r1=1,r2=r1+τ,r3=r2+τ, τ=-τ1/τ2,τ1为偶数,τ2为奇数;

定义饱和函数为

以及

则滑动变量s,将在有限时间内稳定;则实际控制器即给定电流如下

iq=∫u1dt   (9)。

7.根据权利要求6所述的一种基于新型扰动观测器的永磁同步电机二阶滑模控制方法,其特征在于,步骤4中,所述新型的一阶负载扰动观测器的设计方法包括如下:由永磁同步电机模型表达式 得到如下关系:将其改写为

由式子(11)构造一个辅助系统如下

该辅助系统中,其输出为Z,输入为h,且h为电机实际转速ω与Z误差的K倍,即h=K(ω-Z),K为新型扰动观测器的增益,kt为电机的转矩系数,Z为新型扰动观测器观测到的转速。

8.根据权利要求7所述的一种基于新型扰动观测器的永磁同步电机二阶滑模控制方法,其特征在于,步骤4中,所述将观测的负载转矩进行前馈补偿的方法包括如下:根据新型的一阶负载扰动观测器,得到其观测值,即负载转矩为其中, 为扰动观测值,h为扰动观测器中辅助系统的输入量,iq为电机在q轴上的电流分量;

再将观测的负载转矩前馈补偿到电流环控制器的输入端,因此,得到电流如下: