电机的转速控制器、电机的转速控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电机的转速控制器，包括：检测模块，用于检测电机当前的转速；开关分量计算模块，用于根据所述电机当前的转速、电机的目标转速、预先计算的外部扰动量，计算获得转速控制器的开关分量；连续分量计算模块，用于根据预设的公式计算获得转速控制器的连续分量；转矩输出模块，用于计算所述转速控制器的开关分量和连续分量的和，获得电机的电磁参考转矩，并输出该电磁参考转矩。本发明专利技术还公开了一种电机的转速控制方法。本发明专利技术使得该转速控制器具有传统的变结构控制器更宽的带宽，而且对参数或外部扰动鲁棒性强。

【技术实现步骤摘要】
电机的转速控制器、电机的转速控制方法
本专利技术涉及电机控制领域，尤其涉及电机转速控制器、电机的转速控制方法。
技术介绍
在永磁同步电机控制中尤其是在伺服控制场合，要求转速控制器具有较宽的带宽，以快速、准确地跟踪转速指令信号。在电机存在电气参数扰动及随机扰动条件下，要求转速跟踪性能不受上述扰动的影响或者在扰动条件下能够较快地恢复，即对扰动具有强鲁棒性等特点。现有的转速控制器中，基于解耦控制原理的PI控制器得到了广泛的应用，因为只要将PI控制器带宽设计的足够大就能够满足要求，但是受转速控制器饱和效应影响，转速控制器带宽受到很大的限制，从而造成转速跟踪误差。另外，在电机运行过程中，电机的机械参数如转动惯量和粘滞系数、负载转矩会随不同运行工况条件的变化而变化，受上述因素的影响，采用传统的PI控制器会降低电机的控制性能。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种电机转速控制器及电机的转速控制方法，旨在使得该转速控制器具有比传统的变结构控制器更宽的带宽，而且对参数或外部扰动鲁棒性强。为实现上述目的，本专利技术提供了一种电机的转速控制器，包括：检测模块，用于检测电机当前的转速；开关分量计算模块，用于根据所述电机当前的转速、电机的目标转速、预先计算的外部扰动量，计算获得转速控制器的开关分量；连续分量计算模块，用于根据预设的公式计算获得转速控制器的连续分量；转矩输出模块，用于计算所述转速控制器的开关分量和连续分量的和，获得电机的电磁参考转矩，并输出该电磁参考转矩。优选地，所述开关分量计算模块包括：干扰获取单元，用于获取转速控制器的目标转速及所述检测模块所检测的电机转速，计算所述电机转速及目标转速的误差x；滑模面获得单元，用于根据所述电机转速及目标转速的误差x，生成转速控制器的滑模面s；符号处理单元，用于对所述滑模面s进行符号处理，以对所述滑模面s添加符号；增益处理单元，用于将添加符号后的滑模面s与预先计算的增益进行处理，获得转速控制器的开关分量。优选地，所述预先计算的增益kTe为：kTe＝-(|d|max+δ)，其中δ为正小常数，d为转速控制器的外部干扰量。优选地，所述连续分量计算模块中的连续分量Teeq计算公式为：其中，BrN为粘滞系数额定值；JN为机械惯量额定值；TlN为负载转矩额定值；c1为预设的常数；ω*为目标转速；xω为当前转速与目标转速之间的误差。此外，为实现上述目的，本专利技术还提供了一种电机的转速控制方法，包括以下步骤：检测电机当前的转速；根据所述电机当前的转速、电机的目标转速及预先计算的外部扰动量，计算获得该转速控制器的开关分量；根据预设的公式计算获得转速控制器的连续分量；计算所述转速控制器的开关分量和连续分量的和，获得电机电磁参考转矩，并输出该参考转矩。优选地，所述根据所述电机当前的转速、电机的目标转速及预先计算的外部扰动量，计算获得该转速控制器的开关分量包括：获取转速控制器的目标转速及所述检测模块所检测的电机转速，计算所述电机转速及目标转速的误差x；根据所述电机转速及目标转速的误差x，生成转速控制器的滑模面s；对所述滑模面s进行符号处理，以对所述滑模面s添加符号；将添加符号后的滑模面s与预先计算的增益进行处理，获得转速控制器的开关分量。优选地，所述预先计算的增益kTe为：kTe＝-(|d|max+δ)，其中δ为正小常数，d为预先设置的电机转速控制器的外部扰动量。优选地，所述连续分量Teeq的计算公式为：其中，BrN为粘滞系数额定值；JN为机械惯量额定值；TlN为负载转矩额定值；c1为预设的常数；ω*为目标转速；xω为当前转速与目标转速之间的误差。本专利技术通过控制转速控制器分别计算开关分量和连续分量，且开关分量与机械参数扰动、负载转矩扰动及系统的随机扰动相关，连续分量通过与电机机械参数额定值(例如，转动惯量、粘滞系数)及额定负载转矩的相关函数获得，从而使得该转速控制器具有传统的变结构控制器更宽的带宽，而且对参数或外部扰动鲁棒性强。附图说明图1为本专利技术电机的转速控制器的功能模块示意图；图2为本专利技术中电机的转速控制器的开关分量计算模块和连续分量计算模块的结构示意图；图3为本专利技术电机的转速控制方法的流程示意图；图4为本专利技术电机的转速控制方法中计算开关分量的细化流程示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，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。本专利技术的核心思想是：通过控制转速控制器分别输出开关分量和连续分量，且开关分量与机械参数扰动、负载转矩扰动及系统的随机扰动相关，连续分量通过与电机机械参数额定值(例如，转动惯量、粘滞系数)及额定负载转矩的相关函数获得，从而使得该转速控制器具有传统的变结构控制器更宽的带宽，而且对参数或外部扰动鲁棒性强。如图1所示，示出了本专利技术转速控制器的结构示意图。该转速控制器包括检测模块110、开关分量计算模块120、连续分量计算模块130以及电压输出模块140。其中检测模块110用于检测电机当前的转速；开关分量计算模块120用于根据所述电机当前的转速及电机的目标转速，计算获得该转速控制器的开关分量；连续分量计算模块130根据预设的公式计算获得转速控制器的连续分量；所述转矩输出模块140计算所述转速控制器的开关分量和连续分量的和，获得电机的电磁参考转矩，并输出该电磁参考转矩。其中所述开关分量计算模块120所计算的开关分量与机械参数扰动、负载转矩扰动及外部的扰动相关，所述连续分量计算模块130进行连续分量计算时的预设的公式为与电机机械参数额定值(例如，转动惯量、粘滞系数)及额定负载转矩的相关函数。本专利技术通过控制转速控制器分别计算开关分量和连续分量，且开关分量与机械参数扰动、负载转矩扰动及系统的随机扰动相关，连续分量通过与电机机械参数额定值(例如，转动惯量、粘滞系数)及额定负载转矩的相关函数获得，从而使得该转速控制器具有传统的变结构控制器更宽的带宽，而且对参数或外部扰动鲁棒性强。由于转速控制器中，电机的转动惯量、粘滞系数、负载转矩在受到负载等因素的影响时，将随着不同的运行工况条件的变化而变化。因此，考虑机械参数扰动、负载转矩扰动和外部的扰动，电机的电磁转矩的计算方式将作相应的改变，如下：其中，JN为机械惯量额定值；BrN为粘滞系数额定值；TlN为负载转矩额定值；d为扰动量。该扰动量将由如下公式计算获得：其中，ΔJ为转动惯量扰动量；ΔBr为粘滞系数扰动量；ΔTlN为负载转矩扰动量；ε为电机运动方程未建模的扰动。以下具体描述上述转速控制器的设计过程：首先，定义状态变量xω为实际转速和目标转速之间的跟踪误差：xω＝ω-ω*然后，根据该跟踪误差xω，定义控制系统的滑模面：转速控制器的的控制目标是使状态变量xω在有限时间内到达控制系统的滑模面，并保持在滑模面上运行。当状态变量xω运行在该滑模面上时，其动态变化特性受以下一阶动态方程约束：其中，c1>0。由上可知，当t趋于无穷大时，转速跟踪误差xω收敛于零，c1的大小会影响转速跟踪误差xω的收敛效率。为了控制状态变量xω轨迹运行在上述定义的系统滑模面上，将定义转速控制器输出的参考转矩如下所示：为了确定转速控制输出连续分量的Teeq的表达式以及开关增益kTe的取值范围，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机的转速控制器，其特征在于，所述电机的转速控制器包括：检测模块，用于检测电机当前的转速；开关分量计算模块，用于根据所述电机当前的转速、电机的目标转速、预先计算的外部扰动量，计算获得转速控制器的开关分量；连续分量计算模块，用于根据预设的公式计算获得转速控制器的连续分量；转矩输出模块，用于计算所述转速控制器的开关分量和连续分量的和，获得电机的电磁参考转矩，并输出该电磁参考转矩。

【技术特征摘要】
1.一种电机的转速控制器，其特征在于，所述电机的转速控制器包括：检测模块，用于检测电机当前的转速；开关分量计算模块，用于根据所述电机当前的转速、电机的目标转速、预先计算的外部扰动量，计算获得转速控制器的开关分量；连续分量计算模块，用于根据预设的公式计算获得转速控制器的连续分量；转矩输出模块，用于计算所述转速控制器的开关分量和连续分量的和，获得电机的电磁参考转矩，并输出该电磁参考转矩；所述连续分量计算模块中的连续分量Teeq计算公式为：其中，BrN为粘滞系数额定值；JN为机械惯量额定值；TlN为负载转矩额定值；c1为预设的常数；ω为当前转速，ω*为目标转速；xω为当前转速与目标转速之间的误差。2.如权利要求1所述的电机的转速控制器，其特征在于，所述开关分量计算模块包括：干扰获取单元，用于获取转速控制器的目标转速及所述检测模块所检测的电机转速，计算所述电机转速及目标转速的误差xω；滑模面获得单元，用于根据所述电机转速及目标转速的误差xω，生成转速控制器的滑模面s；符号处理单元，用于对所述滑模面s进行符号处理，以对所述滑模面s添加符号；增益处理单元，用于将添加符号后的滑模面s与预先计算的增益进行处理，获得转速控制器的开关分量。3.如权利要求2所述的电机的转速控制器，其特征在于，所述预先计算的增益kTe为：kTe＝-(|d|max+δ)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖有文，
申请(专利权)人：广东美的制冷设备有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44