1.一种基于负载转矩补偿的永磁同步电动机控制方法,永磁同步电机速度由PI速度控制器控制,负载转矩观测器对负载转矩进行观测,负载转矩观测器的输出用于对PI速度控制器的输出进行负载转矩补偿;其特征在于,PI速度控制器PI速度控制器输出的负载转矩给定值 和转矩电流给定分量i′q为其中,p是电机极对数,ψf是永磁体磁链;Kp为PI速度控制器的比例系数,Ti为PI速度控* *制器的积分时间常数;电机的转子角速度误差e=ω ‑ω,ω 为给定转子角速度,ω为转子角速度,e(t)为转子角速度误差瞬时值;
负载转矩观测器为
其中,J是转动惯量, 是转子角速度估计值,g是负载转矩观测器的反馈增益且g<0;
kg是负载转矩观测器的滑模增益且kg≤‑|e2/J|, 为负
载转矩观测误差,TL为负载转矩, 为负载转矩观测值;iq为q轴电流;
负载转矩观测器根据负载转矩给定值 和负载转矩观测值 的变化对反馈增益g进行调整,方法是:步骤S1、负载转矩观测器对负载转矩进行TL观测,得到负载转矩观测值 PI速度控制器进行控制运算得到负载转矩给定值步骤S2、计算
步骤S3、判断ΔT是否大于ε2;当ΔT大于ε2时,取反馈增益g等于gmin并退出;当ΔT小于等于ε2时,进入步骤S4;
步骤S4、判断ΔT是否小于ε1;当ΔT小于ε1时,取反馈增益g等于gmax并退出;当ΔT大于等于ε1时,进入步骤S5;
步骤S5、反馈增益g按照
进行计算;其中,ε1为转矩变化低限比较阈值,ε2为转矩变化高限比较阈值,且0<ε1<ε2;gmax为反馈增益高值,gmin为反馈增益低值,且gmin<gmax<0;PI速度控制器参数和负载转矩观测器参数均采用粒子群算法进行优化整定。
2.如权利要求1所述的基于负载转矩补偿的永磁同步电动机控制方法,其特征在于,负载转矩观测器的输出对PI速度控制器的输出进行负载转矩补偿的方法是,将负载转矩的观测值 转换成转矩电流补偿分量i″q前馈补偿至q轴电流PI控制器的输入;q轴转矩电流给定值 为:
3.如权利要求2所述的基于负载转矩补偿的永磁同步电动机控制方法,其特征在于,PI速度控制器参数采用粒子群算法进行优化整定时,待优化的参数向量为θ=[Kp,Ti],搜索空间维度N等于2。
4.如权利要求3所述的基于负载转矩补偿的永磁同步电动机控制方法,其特征在于,PI速度控制器参数采用粒子群算法进行优化整定时,计算适应度值的目标函数Q1为其中,e(t)为转子角速度误差瞬时值,tm为电机转子角速度阶跃响应的过渡过程时间,t=0为电机阶跃响应的启动时刻;Q11中的γm1(1‑sgn(e(t)+ωδ))项为角速度超调罚函数,γm1为一个足够大的正数,ωδ为转子角速度超调量限值;Q12为稳态误差罚函数,ωΔ为转子角速度稳态误差限值;θm2≥2。
5.如权利要求2所述的基于负载转矩补偿的永磁同步电动机控制方法,其特征在于,负载转矩观测器参数采用粒子群算法进行优化整定时,待优化的参数向量为θ1=[Gmax,Gmin,ε1,ε2,α],搜索空间维度N等于5;gmax与Gmax的关系为 gmin与Gmin的关系为kg与α的关系为其中,α≥1。
6.如权利要求5所述的基于负载转矩补偿的永磁同步电动机控制方法,其特征在于,负载转矩观测器参数采用粒子群算法进行优化整定时,计算适应度值的目标函数Q2为其中, 为负载转矩观测误差,e2(t)为负载转矩观测误差瞬时值,tp为电机负载转矩观测阶跃响应的跟踪调节时间,t=0为负载转矩观测阶跃响应的负载突变时刻;
Q21中的γp1(1‑sgn(e2(t)+Tδ))项为转矩观测跟踪超调罚函数,Tδ为转矩观测跟踪超调限值,γp1为一个足够大的正数;max(|e2(t)|)为最大转矩观测稳态误差绝对值,γp2为适应度平衡侧重系数,γp2>0;Q22中的γp1(1‑sgn(e2(t)+TΔ))项为转矩观测稳态误差罚函数,TΔ为负载转矩观测稳态误差限值;γp3≥2。
7.如权利要求1所述的基于负载转矩补偿的永磁同步电动机控制方法,其特征在于,检测永磁同步电机的转子位置θ、和三相电流ia、ib和ic;依据三相电流ia、ib和ic对永磁同步电机进行Clark变换得到在α‑β轴坐标系下的电流iα、电流iβ,依据电流iα、电流iβ和转子位置θ进行Park变换,得到在d‑q轴坐标系下的电流id、电流iq。