模型参考自适应算法自适应率参数整定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模型参考自适应的永磁同步电机无速度传感器控制算法自适应率参数整定方法，该方法是通过将模型参考自适应模型及其稳定性条件进行线性化得到系统的开环传递函数，并结合古尔丹法计算出开环系统的截止频率以及相位。然后结合自动控制理论给出开环系统稳定的条件，并在截止频率以及相位裕度不满足相关条件时给出了自适应参数的调整方法。采用本发明专利技术可以很好地实现基于模型参考自适应的永磁同步电机无速度传感器控制算法自适应率参数地整定。

Adaptive Rate Parameter Tuning Method for Model Reference Adaptive Algorithms

The invention discloses a speed sensorless control algorithm parameter tuning method for permanent magnet synchronous motor based on model reference adaptive. The method obtains the open-loop transfer function of the system by linearizing the model reference adaptive model and its stability conditions, and calculates the cut-off frequency and phase of the open-loop system by combining the Guldan method. Then, combining with the theory of automatic control, the stability condition of open-loop system is given, and the adaptive parameter adjustment method is given when the cut-off frequency and phase margin do not satisfy the relevant conditions. The speed sensorless control algorithm of permanent magnet synchronous motor based on model reference adaptive can be well adjusted by adopting the present invention.

【技术实现步骤摘要】
模型参考自适应算法自适应率参数整定方法
本专利技术属于永磁同步电机无速度传感器领域，更具体地，涉及一种基于模型参考自适应的永磁同步电机无速度传感器控制算法自适应率参数整定。
技术介绍
永磁同步电机因其功率密度高、效率高、可靠性高及控制简单等优点被广泛应用于生产与生活中。在永磁同步电机磁场定向控制中，转速以及转子位置信息是必不可少的。然而，机械式传感器的安装会增加系统硬件的复杂性和成本，并且编码器的安装会增大电机轴向的长度。因此，实现永磁同步电机无速度传感器控制具有较高的实际应用价值，同时获得了国内外学者的大量关注。永磁同步电机无速度传感器控制方法主要分为以下几种算法：直接计算法、磁链观测器、扩展反电动势法、模型参考自适应法、滑模观测器法、高频谐波注入法等。模型参考自适应法其原理是通过比较可调模型与参考模型的输出，并通过一定的自适应律调整可调模型中的待辨识参数使两个模型的输出达到一致。目前，模型参考自适应算法自适应率参数没有一个合理的整定方法。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种模型参考自适应算法自适应率参数整定方法，由此解决现有模型参考自适应算法自适应率参数没有一个合理的整定方法的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种模型参考自适应算法自适应率参数整定方法，包括：(1)通过永磁同步电机的电流状态方程构造可调模型，并通过可调模型参考自适应算法的稳定性条件将可调模型参考自适应算法线性化，并根据线性化过程得到系统的开环传递函数，并计算所述系统的开环传递函数的穿越截止频率；(2)结合自动控制理论判断所述穿越截止频率是否满足要求，若所述穿越截止频率不满足要求，则调整自适应率参数，并返回执行步骤(1)，若所述穿越截止频率满足要求，则执行步骤(3)；(3)通过所述系统的开环传递函数及所述穿越截止频率计算系统的相位裕度；(4)结合自动控制理论判断所述相位裕度是否满足要求，若所述相位裕度不满足要求，则调整自适应率参数，并返回执行步骤(1)，若所述相位裕度满足要求，则得到目标自适应率参数。优选地，所述自适应率参数包括：P参数kp及I参数ki。优选地，步骤(1)包括：(1.1)由构造可调模型，并通过可调模型参考自适应算法的稳定性条件将可调模型参考自适应算法线性化为：其中，p为微分算子，Δω为转子角频率误差，J为常数矩阵，i′d和i′q分别为定子侧d轴和q轴等效电流，Rs为定子电阻，Ls为定子等效电感，λm为转子磁链，ωr为转子角速度，为转子角速度观测值，u′d和u′q分别为定子侧d轴和q轴等效电压，和分别为定子侧d轴和q轴等效电流观测值；(1.2)由确定系统的开环传递函数；(1.3)由确定系统的开环传递函数的穿越截止频率，其中，优选地，所述调整自适应率参数包括：若所述穿越截止频率点处的幅值增益不满足要求，则由k′p＝kp/2减小自适应率的P参数，其中，k′p为调整后自适应率的P参数；若所述相位裕度不满足要求，则由k′i＝ki/2减小自适应率的I参数，其中，k′i为调整后自适应率的I参数。优选地，所述穿越截止频率点处的幅值增益需要满足的要求为：优选地，所述相位裕度为：其中，优选地，所述相位裕度需要满足的要求为：总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术提供的基于模型参考自适应的永磁同步电机无速度传感器控制算法自适应率参数合理性评估方法，能够合理的评估自适应参数是否能使系统稳定，并在参数不合理的情况下给出相关的改良方法。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种模型参考自适应算法自适应率参数整定方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种模型线性化的框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术所提供的模型参考自适应算法自适应率参数评估方法能够有效的评估参数的合理性。如图1所示为本专利技术实施例提供的一种方法流程示意图，在图1所示的方法中，包括如下步骤：S1：输入电机相关参数以及初始的自适应率参数；S2：调整自适应率参数，如果首次进入循环则跳过此步骤；S3：将可调模型线性化得到其传递函数，并计算系统开环传递函数的穿越截止频率；S4：结合自动控制理论判断穿越截止频率是否满足要求，如不满足要求，则重复步骤S2～步骤S3；S5：通过系统的开环传递函数及穿越截止频率计算相位裕度；S6：结合自动控制理论判断穿越截止频率是否满足要求,，如不满足要求，则重复步骤S2～步骤S5；S7：输出目标自适应率参数。在本专利技术实施例中的系统是由电机的可调模型以及自适应率参数构成。在本专利技术实施例中，步骤S1的具体实施方式为：需要输入的电机参数分别为：定子电阻Rs、定子等效电感Ls、转子磁链λm、转矩常数kT。初始自适应率参数可选取P参数kp为0.01～1，I参数ki为100～1000。作为一种可选的实施方式，可选取定子电阻Rs＝0.085Ω、定子等效电感Ls＝0.95mH、转子磁链λm＝0.192V*s、转矩常数kT＝1.152N*m/A。初始自适应率参数可选取P参数kp＝0.5，I参数ki＝500。在本专利技术实施例中，步骤S2的具体实现方式为：若所述穿越截止频率点处的幅值增益不满足要求，则需要减小自适应率的P参数，即令：k′p＝kp/2(1)其中，k′p为调整后自适应率的P参数。若相位裕度不满足要求，则需要减小自适应率的I参数，即令：k′i＝ki/2(2)其中，k′i为调整后自适应率的I参数。在本专利技术实施例中，如图2所示，步骤S3的具体实施方式为：S3.1：对模型参考自适应算法线性化通过永磁同步电机的电流状态方程构造可调模型，并通过可调模型参考自适应算法的稳定性条件将可调模型参考自适应算法线性化，具体实现过程如下：首先，将两相旋转坐标系下的永磁同步电机数学模型变换为如下式(3)：其中，p为微分算子、id和iq分别为定子侧d轴和q轴电流、ud和uq分别为定子侧d轴和q轴电压、ωr为转子角速度。重新定义电流状态方程：pi＝Ai+Bu(4)其中：其中，i′d和i′q分别为定子侧d轴和q轴等效电流、u′d和u′q分别为定子侧d轴和q轴等效电压。构建可调模型如下式(9)：其中：其中，和分别为定子侧d轴和q轴等效电流观测值、为转子角速度观测值。联立上述方程可得：其中，为状态变量误差、为转子角频率误差、J为常数矩阵：模型参考自适应算法稳定性条件为：S3.2：计算系统的开环传递函数通过上述线性化过程计算得出原系统的传递函数GA(s)，在忽略转矩产生影响的情况下对其进行简化，并写出模型参考自适应算法的开环传递函数GOP(s)，具体实现方式如下：原系统的传递函数GA(s)为：其中，Te表示电机电磁转矩。在实际工况中，由转矩产生的影响可以基本忽略不计，因此可以将传递函数GA(s)简化为：因此，整个模型参考自适应算法的开环传递函数GOP(s)为：S3.3：结合古尔丹法计算穿越截止频率将开环传递函数从时域转换到频域下，令系统的幅值|Gop|为1得到，再计算开环系统的穿越截本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模型参考自适应算法自适应率参数整定方法，其特征在于，包括：(1)通过永磁同步电机的电流状态方程构造可调模型，并通过可调模型参考自适应算法的稳定性条件将可调模型参考自适应算法线性化，并根据线性化过程得到系统的开环传递函数，并计算所述系统的开环传递函数的穿越截止频率；(2)结合自动控制理论判断所述穿越截止频率是否满足要求，若所述穿越截止频率不满足要求，则调整自适应率参数，并返回执行步骤(1)，若所述穿越截止频率满足要求，则执行步骤(3)；(3)通过所述系统的开环传递函数及所述穿越截止频率计算系统的相位裕度；(4)结合自动控制理论判断所述相位裕度是否满足要求，若所述相位裕度不满足要求，则调整自适应率参数，并返回执行步骤(1)，若所述相位裕度满足要求，则得到目标自适应率参数。

【技术特征摘要】
1.一种模型参考自适应算法自适应率参数整定方法，其特征在于，包括：(1)通过永磁同步电机的电流状态方程构造可调模型，并通过可调模型参考自适应算法的稳定性条件将可调模型参考自适应算法线性化，并根据线性化过程得到系统的开环传递函数，并计算所述系统的开环传递函数的穿越截止频率；(2)结合自动控制理论判断所述穿越截止频率是否满足要求，若所述穿越截止频率不满足要求，则调整自适应率参数，并返回执行步骤(1)，若所述穿越截止频率满足要求，则执行步骤(3)；(3)通过所述系统的开环传递函数及所述穿越截止频率计算系统的相位裕度；(4)结合自动控制理论判断所述相位裕度是否满足要求，若所述相位裕度不满足要求，则调整自适应率参数，并返回执行步骤(1)，若所述相位裕度满足要求，则得到目标自适应率参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应率参数包括：P参数kp及I参数ki。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括：(1.1)由构造可调模型，并通过可调模型参考自适应算法的稳定性条件将可调模型参考自...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，王磊，刘毅，佃仁俊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42