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专利号: 2021114147228
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于扩张状态观测器的永磁同步电机预测控制方法,其特征在于,步骤如下:步骤1、设计基于超螺旋算法的扩张状态观测器;

步骤2、构造超螺旋扩张状态观测器离散数学模型;

步骤3、设计有限时间收敛的自适应扩张状态观测器;

步骤4、构建基于自适应超螺旋扩张状态观测器的无差拍预测控制方程式;

步骤5、设计参数更新机制,进一步提高抗扰性;

步骤6、构建无模型预测控制方程式;

在所述步骤1中的基于超螺旋算法扩张状态观测器的设计方法如下:系统状态方程为

T T

式中, u=[ud uq] ,X=[Δid Δiq] ,其中,id、iq为d、q轴电流测量值,ωe为转子电角速度,R、L和ψf分别为电机定子电阻、定子电感和转子永磁体磁链,X为系统外部扰动,h(t)为外部扰动的导数,u为系统输入;

结合上述系统状态方程,将F(S1,S2)视为电机内部扰动,X视为外部扰动,集总扰动扩张成一个新的状态变量Z2,构造超螺旋扩张状态观测器如下:Z2=F(S1,S2)+X

其中,Z1为d、q轴电流观测值,Z2为系统集总扰动观测值,S为d、q轴电流测量值;

1/2

所构造的超螺旋扩张状态观测器,利用非光滑项‑β1|E| sign(E),实现有限时间收敛,在所述步骤2中的离散数学模型如下:式中,β1和β2为观测器的增益系数,Ts是采样时间;

所述的自适应扩张状态观测器,考虑到参数β1、β2会很难在每个时刻找到最优值,在所述步骤3中的自适应扩张状态观测器的设计方法如下:其中

其中,δ决定了观测误差精度,α为参数增益,β1(k)、β2(k)为时变参数;

在所述步骤4中的基于自适应超螺旋扩张状态观测器的预测控制方程式如下:基于Z1(k+1)和Z2(k+1)进行第二步预测,构建电流预测方程式根据参考电流 构建无差拍预测电压方程式其中, 分别是d轴和q轴电流观测值, 分别是id和iq的集总扰动, 和是控制器输出指令电压矢量;

所述的参数更新机制,在步骤4所述的无差拍预测控制方程式仍然会受参数L的影响,在步骤5设计针对电机参数L的更新步骤如下:由(1)‑(2),整理得:

id

其中, 是d轴电流观测值, 是id的集总扰动,E 是id的观测值与测量值的误差,并且若|ud(k‑1)‑ud(k‑2)|>Δ,Δ为可调整的参数,μ(k)可由上式进行更新,若不满足,那么μ(k)=μ(k‑1);

在所述步骤6中的无模型预测控制方程式如下:其中,和 是电流参考值, 分别是d、q轴电流观测值, 分别是id、iq的集总扰动, 是控制器输出指令电压矢量。