【技术实现步骤摘要】
一种基于参数辨识的永磁直线电机的预测电流控制方法
本专利技术涉及直线永磁游标电机领域,具体是一种基于参数辨识的永磁游标直线电机的预测电流控制,有利于改善直线电机的控制性能。
技术介绍
伴随城市化的发展,城市轨道交通正在经历突飞猛进的变化,随之而来的是电机牵引系统研究的兴起。近年来,轨道交通系统尤其是其驱动电机在向着重量更轻、体积更小、速度更快、运行更稳定、安全更可靠的模式发展。因此能够稳定、可靠地控制符合这一特点的直线永磁游标电机成为了保证驱动系统可靠性的关键。永磁同步电机控制时所需调用的电阻、电感和磁链等电机参数,虽然可以从电机的铭牌或手册中获得,但是电机经过长期运行后出厂数据会发生变化,可能导致部分电机参数偏差较大。虽然通过离线辨识可以获取相关的初始参数,但是因为工作时温升和磁饱和等因素又会导致电机参数实时变化,使实际参数与离线辨识结果产生一定的偏差。因此有必要对永磁同步电机的相关参数进行在线辨识研究。在线辨识是电机一边在控制策略控制下正常运行,一边对电机相关参数实时辨识。其特点是要求在一个采样周期内完成辨识的全部运算,利用采集到的新数据不断更新辨识结果。在线辨识最大优点是辨识的过程不影响电机的正常运行,能够获得电机真实工作时的参数,而且一般也不需外接测量电路。因此利用在线辨识可以依据电机的实时参数来对控制器的参数及时修正,使电机系统达到更好的控制性能。常见的辨识算法有频率响应法、模型参考自适应法、最小二乘法、扩展卡尔曼滤波算法、人工智能算法等,这些算法在参数辨识方面均有各自的优缺点,有待更深的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过辨识算法获得永磁 ...
【技术保护点】
1.基于参数辨识的永磁直线电机的预测电流控制方法,其特征在于,包括以下几个步骤:步骤1:首先推导旋转坐标系下永磁直线电机的数学模型和永磁直线电机离散化的预测控制模型;步骤2:其次推导预测两矢量预测电流控制算法,应用于永磁直线电机模型中,实现对永磁直线电机的两矢量预测电流控制;步骤3:采用模型参考自适应的方法对电机电感和磁链进行在线辨识,推导电机电感和磁链的参数自适应律,对直线电机的电感参数进行在线辨识,当辨识参数收敛,获得辨识的电感参数;步骤4:将辨识算法辨识得到的电感参数,应用到两矢量预测电流控制模型当中去,实现电机参数的实时更新,将模型参考自适应辨识算法和两矢量预测电流控制算法相结合,实现闭环控制,消除电机参数变化导致的影响,以达到永磁直线电机更好的控制性能。
【技术特征摘要】
1.基于参数辨识的永磁直线电机的预测电流控制方法,其特征在于,包括以下几个步骤:步骤1:首先推导旋转坐标系下永磁直线电机的数学模型和永磁直线电机离散化的预测控制模型;步骤2:其次推导预测两矢量预测电流控制算法,应用于永磁直线电机模型中,实现对永磁直线电机的两矢量预测电流控制;步骤3:采用模型参考自适应的方法对电机电感和磁链进行在线辨识,推导电机电感和磁链的参数自适应律,对直线电机的电感参数进行在线辨识,当辨识参数收敛,获得辨识的电感参数;步骤4:将辨识算法辨识得到的电感参数,应用到两矢量预测电流控制模型当中去,实现电机参数的实时更新,将模型参考自适应辨识算法和两矢量预测电流控制算法相结合,实现闭环控制,消除电机参数变化导致的影响,以达到永磁直线电机更好的控制性能。2.根据权利要求1所述的基于参数辨识的永磁直线电机预测电流控制方法,其特征在于,永磁直线电机的数学模型和离散化的预测控制模型推导如下:步骤1.1,隐极式永磁直线电机满足Ld=Lq=Ls,因此永磁直线电机在dq旋转坐标系下的电压方程为:式中,ud,uq为定子dq轴电压(V);id,iq为定子dq轴电压(A);R为定子相电阻(Ω);Ld,Lq,Ls分别为定子d轴电感,定子q轴电感,定子电感(H);ψf为电机永磁体磁链(Wb);ωe是永磁直线电机的电角速度;步骤1.2,将电机电流选为状态变量,永磁直线电机的状态方程可以表示为:由于采样周期Ts足够小,可以采用一阶泰勒公式对电流状态方程进行离散化,即近似认为:步骤1.3,通过变换能够得到离散化后的永磁直线电机预测电流模型如下所示:式中,系数矩阵3.根据权利要求2所述的基于参数辨识的永磁直线电机预测电流控制方法,其特征在于,两矢量预测电流控制算法如下:传统预测电流控制在一个控制周期内仅作用一个电压矢量,两矢量预测电流控制是在一个控制周期作用一个非零电压矢量和一个零电压矢量,进而分配两个矢量的作用时间,实现更好的控制性能,由于零电压矢量的确定,仅需要选择一个最优的非零电压矢量,最优非零电压矢量的选择依据是距离参考电压矢量的距离最小,总结来说是参考电压矢量所在扇区的角平分线上的基本电压矢量为最优非零电压矢量,参考电压矢量可以表示为:式中为定子电流的参考值,为k时刻...
【专利技术属性】
技术研发人员:吉敬华,薛瑞,陈晓,赵文祥,陶涛,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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