1.基于分数阶滑模控制器的永磁同步电机速度环控制参数的整定方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:对永磁同步电机的数学模型公式进行分析,采集永磁同步电机的三相电流ia,ib,ic,并进行Clark变换,将三相电流转换成α‑β坐标系下的等效电流iα,iβ;
步骤二:通过位置传感器获得永磁同步电机的电机实际运行转速ω和转子位置θ;
步骤三:根据步骤二中转子的位置θ,将转子的位置θ和步骤一中的α‑β坐标系进行Park变换转换成d‑q坐标系下的等效电流id,iq;
步骤四:利用步骤二中输出的实际转速ω和期望的转速ωref得到误差,构造分数阶滑模面;所述的分数阶滑模面的表达式如下所示:μ
s=kpx1+kdDx1 (1)μ
其中s为滑模面,x1表示转速的误差,kp和kd为增益,D是分数阶微分算子;
所述分数阶滑模控制器的参数kp,kd,μ采用的是改进的粒子群优化算法寻优整定,其具体的步骤如下:
首先设置粒子群,对粒子群进行初始化,设置粒子群的位置和粒子群的速度,设置粒子的惯性权重公式:
其中γ为伽玛换算系数,其值为[2,10], 为第k次迭代时的惯性权重系数的最大值,为第k次迭代时的惯性权重系数的最小值,wmax up为算法权重系数最大值的可以取值的上限,wmax down为算法权重系数最大值的可以取值的下限,wmin up为算法权重系数最小值的可以取值的上限,wmin down为算法权重系数最小值的可以取值的下限,kmax为算法迭代最大次数;
设置学习因子的公式:
设置惯性权重的公式如下所示:
式中D表示维数,n表示粒子群个数,Fi表示的是粒子群适应值,a,b为给定的可调的经验常数;
所述的分数阶滑模控制器采取的趋近律为指数趋近律,其表达式如下所示:其中ε和kv为常数;sgn(s)为符号函数;
步骤五:根据步骤四可得分数阶滑模控制器的输出q轴的电流值iq:其中 为永磁体磁链,Pn为极对数,J为转动惯量,sgn(s)为符号函数,x2为电机转速误差状态变量的导数;
步骤六:对q轴输出的电流与给定的电流作差进行比较,对电流进行调节,得到q轴的电压uq;对d轴输出的电流与给定的电流作差比较,进行电流的调节,得到d轴的电压ud;将d‑q轴的电压ud,uq经过反Park变换得到α‑β坐标系下uα,uβ,然后经过空间矢量变换从而产生PWM信号,通过PWM信号控制三相逆变器产生三相电压信号,然后通过三相电压信号控制电动机的转速。
2.根据权利要求1所述的基于分数阶滑模控制器的永磁同步电机速度环控制参数的整定方法,其特征在于:所述步骤一中的永磁同步电机的数学模型公式的表示方法如下:式中ud,uq表示定子在d‑q轴的电压分量;id,iq为定子在d‑q轴的电流分量;Rs为定子电阻;we为电角度;Ld,Lq为d‑q轴的电感分量;ψf是永磁体的磁链;本发明涉及的是表贴式电机,故Ld=Lq;Te表示电机的电磁转矩。
3.根据权利要求1所述的基于分数阶滑模控制器的永磁同步电机速度环控制参数的整定方法,其特征在于,所述步骤一中的电流的Clark变换矩阵如下:
4.根据权利要求1所述的基于分数阶滑模控制器的永磁同步电机速度环控制参数的整定方法,其特征在于,所述步骤三中的电流的Park变换矩阵如下: