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专利号: 2025104503277
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
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滑模自适应电流解耦控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,获取永磁同步电机上一时刻的d‑q轴总电压和d‑q轴电感,以及当前时刻的d‑q轴电流,将当前时刻的d‑q轴电流输入d‑q轴扩张状态观测器,得到当前时刻的d‑q轴电流观测值及上一时刻的d‑q轴电压扰动项;

所述步骤1中,d‑q轴扩张状态观测器的模型如下:

其中,eid为d轴输出值和观测值的误差;eiq为q轴输出值和观测值的误差;id和iq分别为当前时刻的d‑q轴电流;和 分别为当前时刻的d‑q轴电流观测值;和 分别为 和 的导数; 和 分别为d‑q轴扩张状态观测器对扰动项fd和fq的观测值; 和 分别为d‑q轴扩张状态观测器对总扰动项的观测值;β1、β2、β3和β4均为输出误差增益;md和mq分别为上一时刻的d‑q轴电感倒数;ud和uq分别为上一时刻的d‑q轴总电压;κ1、κ2、κ3和κ4均为非线性因子;

σ1、σ2、σ3和σ4均为误差增益; 和 分别为 和 的导数;

fac(e,κ,σ)为非线性连续误差函数,公式设计如下:

其中,asinh为反双曲正弦函数,e=eid或eiq,κ=κ1、κ2、κ3或κ4,σ=σ1、σ2、σ3或σ4;

步骤2,设计非奇异积分终端滑模控制器,将当前时刻的d‑q轴电流观测值及d‑q轴参考电流输入非奇异积分终端滑模控制器,得到当前时刻的d‑q轴电压;将当前时刻的d轴电压叠加上一时刻的d轴电压扰动项,得到当前时刻的d轴总电压;同时,将当前时刻的q轴电压叠加上一时刻的q轴电压扰动项,得到当前时刻的q轴总电压;将当前时刻的d‑q轴总电压送入d‑q轴扩张状态观测器中;

所述步骤2中,非奇异积分终端滑模控制器的设计过程如下:

设计非奇异积分终端滑模面如下:

其中,sd和sq分别为设计的d‑q轴非奇异积分终端滑模面;ed为当前时刻的d轴电流观测值 和d轴参考电流 的误差值,eq为当前时刻的q轴电流 和q轴参考电流 的误差值; 和分别为ed和eq的导数;kd1、kd2和kd3均为d轴滑模面函数权重系数,kq1、kq2和kq3均为q轴滑模面函数权重系数;χd1和χd2均为d轴滑模面函数幂次参数,χq1和χq2均为q轴滑模面函数幂次参χ χ χ数;t表示时间变量;sgn(x) 则满足sgn(x) =|x|sign(x), 或 χ=χd1、χd2、χq1或χq2;

设计连续趋近律如下:

(‑w1·|s|)

scg(s)=(1+e )tanh(w2·s),

其中,s为拉普拉斯算子,为s的导数;ε和h均为趋近律权重系数;scg(s)为连续增益函数;w1和w2均为非线性函数控制系数;

结合非奇异积分终端滑模面和连续趋近律设计非奇异积分终端滑模控制器的模型如下:其中,u′d和u′q分别为当前时刻的d‑q轴电压;εd和hd均为d轴趋近律权重系数,εq和hq均为q轴趋近律权重系数;wd1和wd2均为d轴非线性函数控制系数,wq1和wq2均为q轴非线性函数控制系数;

步骤3,根据当前时刻的d‑q轴电流、d‑q轴总电压以及电机电角速度,设计具有动态遗忘和自适应正则化因子的递推最小二乘法,对当前时刻的d‑q轴电感进行辨识,并送入d‑q轴扩张状态观测器中,实现自适应d‑q轴扩张状态观测器;

所述步骤3中,用于辨识d‑q轴电感的目标函数如下:

其中,J(θ)为目标函数;λ(t‑k)为t‑k时刻的遗忘因子;η(k)为正则化因子;λ、η(k)、y(k)、 θ(k)的计算公式如下:

2 2 2

λ=1‑l1|Ld‑L′d|‑l2|Lq‑L′q|‑l3|ψf‑ψ′f|,

2 2

η(k)=μ(λ(k)‑λ(k‑1)) +γ(1‑λ(k)) ,T

θ(k)=[Ld Lqψf],

其中,l1、l2和l3均为遗忘因子权重系数;Ld、Lq和ψf分别为当前时刻的d‑q轴电感和永磁体磁链;Ld′、Lq′和ψf′分别为d‑q轴电感和永磁体磁链标称值;μ和γ均为正则化因子权重系数;λ(k)和λ(k‑1)分别为k和k‑1时刻的遗忘因子;Rs为定子电阻标称值;id(k)和iq(k)分别为k时刻的d‑q轴电流;ud(k)和uq(k)分别为k时刻的d‑q轴总电压;ωe(k)为k时刻的电机电角速度;

步骤4,将当前时刻的d‑q轴总电压分别进行坐标变换得到电压uα和uβ,并输入到空间矢量脉宽调制中,得到最终的PMW信号,用于驱动逆变器实现对永磁同步电机的控制。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机滑模自适应电流解耦控制方法,其特征在于,所述非奇异积分终端滑模控制器考虑的d‑q轴的总扰动项如下:其中,gd、gq分别为非奇异积分终端滑模控制器考虑的d‑q轴的总扰动项,包括定子电阻压降、交叉耦合项、内外部扰动和等效未建模分量;Rs为定子电阻标称值;ωe为当前时刻的电机电角速度;ΔRs、ΔLd、ΔLq和Δψf分别为定子电阻、d‑q轴电感和永磁体磁链的误差值;

ξd和ξq分别为d‑q轴内外部扰动和等效未建模分量。

3.一种计算机设备,包括存储器、处理器,以及存储在所述存储器中并能够在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至2任一项所述的永磁同步电机滑模自适应电流解耦控制方法的步骤。

4.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至2任一项所述的永磁同步电机滑模自适应电流解耦控制方法的步骤。