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专利号: 202211038244X
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2024-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种永磁同步电机速度优化控制方法,滑模速度控制器采用积分滑模控制方式,负载转矩观测器依据转子角速度ω和q轴电流iq对负载转矩进行观测,得到负载转矩观测值负载转矩观测器输出的负载转矩观测值 被送至滑模速度控制器;其特征在于,滑模速度控制器输出的q轴给定电流中包括有负载转矩观测值 的补偿分量,速度滑模控制器输出的q轴给定电流直接作为q轴电流PI控制器的q轴转矩电流给定值,起到负载转矩补偿的作用;

滑模速度控制器和负载转矩观测器的参数统一采用狼群算法进行优化整定,目标函数为Q3=ωz+γzτ;

其中,ωz为转子角速度跟踪抖差,τ为跟踪延迟时间,γz为适应度平衡调整系数;

给定转子角速度ω*为正弦波信号;转子角速度跟踪抖差ωz为转子角速度ω的抖振幅度,跟踪延迟时间τ为转子角速度ω与给定转子角速度ω*之间的延迟时间;

获取跟踪延迟时间τ的方法是:跟踪延迟时间τ为多个周期负穿越跟踪延迟时间τ1和正穿越跟踪延迟时间τ2的平均值;

获取负穿越跟踪延迟时间τ1的方法是,将转子角速度第一次负穿越的前一采样时刻与转子角速度最后一次负穿越的后一采样时刻的中心点作为转子角速度负穿越时刻;给定转子角速度负穿越时刻和转子角速度负穿越时刻之间时间差的绝对值为负穿越跟踪延迟时间τ1;

获取正穿越跟踪延迟时间τ2的方法是,将转子角速度第一次正穿越的前一采样时刻与转子角速度最后一次正穿越的后一采样时刻的中心点作为转子角速度正穿越时刻;给定转子角速度正穿越时刻和转子角速度正穿越时刻之间时间差的绝对值为正穿越跟踪延迟时间τ2;

获取转子角速度跟踪抖差ωz的方法是:转子角速度跟踪抖差ωz为多个周期转子角速度峰顶跟踪抖差ωz1和转子角速度谷底跟踪抖差ωz2的平均值;

获取转子角速度峰顶跟踪抖差ωz1的方法是,将转子角速度在峰顶区2次最大采样值的平均值作为峰顶最大值,该2次最大采样值采样时刻之间的最小采样值作为峰顶最小值;转子角速度峰顶跟踪抖差ωz1为该峰顶最大值与峰顶最小值之差的绝对值;

获取转子角速度谷底跟踪抖差ωz2的方法是:将转子角速度在谷底区2次最小采样值的平均值作为谷底最小值,该2次最小采样值采样时刻之间的最大采样值作为谷底最大值;转子角速度谷底跟踪抖差ωz2为该谷底最小值与谷底最大值之差的绝对值。

2.如权利要求1所述的永磁同步电机速度优化控制方法,其特征在于,滑模速度控制器的状态变量为*

其中,ω是转子角速度,ω 是给定转子角速度;滑模速度控制器的滑模面为sy=cyy1+y2,cy为滑模面参数,且cy>0;滑模速度控制器输出负载转矩给定值 和q轴转矩电流给定值 为其中,J是转动惯量,p是电机极对数,ψf是永磁体磁链,B是摩擦系数, 是负载转矩观测值;系数μ1、系数μ2和系数μ3为速度滑模控制的指数趋近率系数,且μ1>0,μ2>0,μ3>0;

负载转矩观测器为

其中, 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;

负载转矩观测器根据滑模速度控制器输出的负载转矩给定值 的变化对反馈增益g进行调整。

3.如权利要求2所述的永磁同步电机速度优化控制方法,其特征在于,负载转矩观测器根据滑模速度控制器输出的负载转矩给定值 的变化对反馈增益g进行调整的方法是:步骤㈠、计算

步骤㈡、判断 是否大于转矩变化比较阈值ε;当 大于转矩变化比较阈值ε时,取反馈增益g等于gmin;当 小于等于转矩变化比较阈值ε时,取反馈增益g等于gmax;

步骤㈢、负载转矩观测器对负载转矩TL进行观测,得到负载转矩观测值步骤㈣、滑模速度控制器进行控制运算,输出负载转矩给定值

其中,ε>0;gmax为反馈增益高值,gmin为反馈增益低值,且gmin

4.如权利要求3所述的永磁同步电机速度优化控制方法,其特征在于,滑模速度控制器和负载转矩观测器的参数统一采用狼群算法进行优化整定时,待优化的参数向量为θz1=[cy,μ1,μ2,μ3,Gmax,Gmin,ε,α];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。

5.如权利要求1‑4中任一项所述的永磁同步电机速度优化控制方法,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。