永磁同步电动机的控制方法及控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种永磁同步电动机的控制方法，包括建立T‑S模糊模型，以及建立反馈控制规则。建立T‑S模糊模型包括：建立永磁同步电动机的原始状态方程；获取数据对样本集；利用聚类算法对数据对样本进行聚类，以将其划分为n个子类，获得聚类数n、每一个子类的聚类中心、以及数据对样本集的隶属度矩阵；和确定永磁同步电动机的T‑S模糊模型。建立反馈控制规则包括：根据每一条模糊规则，建立对应的反馈控制规则；获得对永磁同步电动机进行控制的全局反馈控制规则；和判断基于对永磁同步电动机进行控制的全局反馈控制规则的控制系统的稳定性。本发明专利技术还提供了一种对应于该控制方法的控制装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及永磁同步电动机的控制方法及控制装置。
技术介绍
永磁同步电动机因其损耗少、效率高、功率因素可调等优点被越来越广泛地应用于各个领域。目前，比较完善的永磁同步电动机的控制方法一般为线性控制方法，并且，永磁同步电机的线性化控制长期以来受到广大研发人员的追捧。但是，众所周知，由于永磁同步电动机具有复杂的非线性特性，采用线性控制方法对其进行控制使得很难精准、快速地控制、跟踪其转速(或转角)，效果难以达到预期；而非线性控制方法尚不如线性控制方法完善，难以直接设计出非线性控制器来快、准、稳地控制永磁同步电机。因此，针对永磁同步电动机复杂的非线性特性，设计高鲁棒性、高调速比的控制方法是电机控制领域亟需解决的技术问题。基于转子磁场定向的矢量控制系统可将电机在dq旋转坐标系中等效为线性的直流电机模型，因此成为电机控制领域的一大里程碑。但其大量的假设前提和近似处理所带来的误差已难以通过经典的PID线性控制器予以修正，使其在整个低高速全范围内的控制精度和响应时间有待改善。T-S模糊控制理论构筑起了线性控制方法与非线性系统之间的桥梁，为实现精确控制具有复杂的非线性特性的永磁同步电动机的控制系统提供了一条新思路。采用T-S模糊控制方法对电机进行控制的关键在于模糊建模和反馈控制器的设计，尤其是建模，若建模精度不高，即使控制器设计得再优秀，控制系统的控制精度、甚至稳定性也无法达标。可惜现有的对电机进行控制的T-S模糊控制方法中的建模方法大多采用特征点附近局部线性化，导致建模精度较差，因而，控制系统的控制精度及鲁棒性较差。因此，若采用T-S模糊控制方法对电机进行控制，为提高控制系统的控制精度及鲁棒性，需采用相较于特征点附近局部线性化而言建模精度更高的建模方法，使得所建立的模型在全局范围内逼近永磁同步电动机的真实非线性模型。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述至少一个问题而完成的，其目的是提供一种相比特征点附近局部线性化而言建模精度更高、且控制精度及鲁棒性更高的基于T-S模糊控制的永磁同步电动机的控制方法，以及与该控制方法相对应的控制装置。为达上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种永磁同步电动机的控制方法，包括：模型建立步骤，在模型建立步骤中，建立永磁同步电动机的T-S模糊模型，模型建立步骤包括原始状态方程建立步骤，在原始状态方程建立步骤中，建立永磁同步电动机的原始状态方程其中，x＝(x1…xk)T为电动机的状态变量，为状态变量x的一阶导数，u＝(u1…ul)T为电动机的输入，A、B为系数矩阵，C为常量矩阵；数据对样本集获取步骤，在数据对样本集获取步骤中，基于原始状态方程，获取数据对样本集Z＝{Z1,Z2,……,Zp本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电动机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：模型建立步骤，在所述模型建立步骤中，建立所述永磁同步电动机的T‑S模糊模型，所述模型建立步骤包括原始状态方程建立步骤，在所述原始状态方程建立步骤中，建立所述永磁同步电动机的原始状态方程其中，x＝(x1 … xk)T为所述电动机的状态变量，dxdt=x1′...xk′T]]>为状态变量x的一阶导数，u＝(u1 … ul)T为所述电动机的输入，A、B为系数矩阵，C为常量矩阵；数据对样本集获取步骤，在所述数据对样本集获取步骤中，基于所述原始状态方程，获取数据对样本集Z＝{Z1,Z2,……,Zp}，其中，第m(1≤m≤p)个数据对样本表示为聚类处理步骤，在所述聚类处理步骤中，利用聚类算法对所述数据对样本集Z中的数据对样本进行聚类，以将其划分为n个子类，获得聚类数n、所述n个子类中每一个子类的聚类中心以及所述数据对样本集Z的隶属度矩阵μ；和T‑S模糊模型确定步骤，在所述T‑S模糊模型确定步骤中，根据所述聚类处理步骤和所述数据对样本集获取步骤的结果，确定所述永磁同步电动机的所述T‑S模糊模型，所确定的所述T‑S模糊模型包括n条模糊规则，所述n条模糊规则为Rpi:ifx1∈ξ1iand...andxk∈ξkiandu1∈ξk+1iand...andul∈ξk+li]]>thendxdt=Aix+Biu(i=1,2,...,n)]]>其中，表示第i条模糊规则，Ai、Bi表示第i条模糊规则成立时的系数矩阵，所确定的所述T‑S模糊模型进一步包括对所述n条模糊规则加权平均进行清晰化后的结果dxdt=Σi=1nh(χ)i(Aix+Biu)]]>其中，χ=x1...xku1...ulTh(χ)i=g(χ)iΣi=1ng(χ)ig(χ)i=Πj=1k+lwji(χj)]]>其中，表示χj对第i条模糊规则的隶属度，表示第i条模糊规则的隶属度；以及反馈控制规则建立步骤，在所述反馈控制规则建立步骤中，基于在所述模型建立步骤中所建立的所述T‑S模糊模型，建立对所述永磁同步电动机进行控制的反馈控制规则,包括局部反馈控制规则建立步骤，在所述局部反馈控制规则建立步骤中，根据所述T‑S模糊模型中的所述n条模糊规则中的每一条模糊规则，建立对应的反馈控制规则，表示为Rpi:ifx1∈ξ1iand...andxk∈ξkiandu1∈ξk+1iand...andul∈ξk+li]]>then u＝v‑Kix (i＝1,2,...,n)其中，Ki表示与第i条模糊规则对应的反馈矩阵，v表示输入给定，其对于所有的模糊规则是相同的；全局反馈控制规则建立步骤，在所述全局反馈控制规则建立步骤中，基于所述局部反馈控制规则建立步骤的结果，获得对所述永磁同步电动机进行控制的反馈控制规则，表示为u=v-Σi=1nh(χ)iKix;]]>和稳定性判定步骤，在所述稳定性判定步骤中，判断基于所述反馈控制规则的永磁同步电动机的控制系统的稳定性，如果寻找到一个正常数ζ和一个正定矩阵P满足不等式FiiTP+PFii+ζP<0(Fij+Fji2)TP+P(Fij+Fji2)+ζP<0(i<j),]]>则判定所述控制系统稳定，其中，Fij＝Ai‑BiKj i,j∈{1,2,...,n}，而当尝试预定的次数后未寻找到满足所述不等式的正常数ζ和正定矩阵P，则返回所述局部反馈控制规则建立步骤。...

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电动机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：模型建立步骤，在所述模型建立步骤中，建立所述永磁同步电动机的T-S模糊模型，所述模型建立步骤包括原始状态方程建立步骤，在所述原始状态方程建立步骤中，建立所述永磁同步电动机的原始状态方程其中，x＝(x1…xk)T为所述电动机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚耀，
申请(专利权)人：日立中国研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11