一种直流无刷电机转速自适应控制方法技术

本发明专利技术公开了一种直流无刷电机转速自适应控制方法，它包括如下步骤：S1：通过指导性原则设计电机辨识激励电压信号vqs，电机辨识激励电压信号vqs通过设计伪随机二进制序列产生；S2：通过电机辨识激励电压信号vqs同时辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，电流环模型为：

【技术实现步骤摘要】
一种直流无刷电机转速自适应控制方法
本专利技术涉及直流无刷电机控制
，特别是涉及一种直流无刷电机转速自适应控制方法。
技术介绍
无刷直流电机具有高效、高功率密度、高转矩惯量比等优点，是最具竞争力的驱动电机之一，广泛应用于高性能驱动系统中；目前以无刷直流电机为驱动所构成的电力传动控制系统已成为运动控制系统发展的一个主流方向，已经收到国内外的高度重视，是推行电机节能工程的重要手段。然而，无刷直流电机是一个高阶非线性不确定系统，其控制收到电机参数变化、外部扰动、非建模动态等不确定性因素的影响，使得常规反馈控制已经无法满足复杂生产过程和高精度控制的需求。因此，急需提供一种能够使无刷直流电机满足复杂生产过程和高精度控制的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种直流无刷电机转速自适应控制方法。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：一种直流无刷电机转速自适应控制方法，包括如下步骤：S1：通过指导性原则设计电机辨识激励电压信号vqs，所述电机辨识激励电压信号vqs通过设计伪随机二进制序列产生；S2：通过电机辨识激励电压信号vqs同时辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，所述电流环模型为：所述转速环模型为：S3：通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，进行转速电流控制器配置，从而产生新的电机辨识激励电压信号vqs；S4：重复S2至S3的步骤，不断修正电流环模型和转速环模型,使电流环模型和转速环模型越来越准确，实现自适应控制。其中，所述电机辨识激励电压信号vqs是通过一个移位寄存器产生，设置伪随机二进制序列的伪随机码的参数：和其中Tsw为切换时间，Ns为伪随机码长度，为最小时间常数，为最大时间常数，为最大调节时间，αs是开环调节时间与闭环调节时间的比值，βs是指定激励信号的低频部分所占的比重。其中，通过最小二乘算法分别辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]；将电流环模型和转速环模型写成以下差分方程的形式：A(z-1)y(k)＝B(z-1)u(k-1)+e(k)，y(k)＝-a1y(k-1)+b0u(k-1)+e(k)，θ＝[a1,b0]T，带遗忘因子μ的递推最小二乘辨识算法如下：μ＝0.9～0.99，通过以上递推最小二乘辨识算法得到电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]。其中，在步骤S3中，是通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，指定na＝1,nt＝1,nb＝1,t1＝0.8～0.95，然后利用以下递推公式分别计算矩阵元素G、F：其中M为指定控制步长，P为指定预测步长，P和M均为正整数；然后计算控制率：然后取Δu第一步Δu1控制率得出：vqs＝u+Δu1。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过不断辨识电流环模型和转速环模型的参数来配置转速电流控制器，使电流环模型和转速环模型越来越来准确，达到自适应控制的目的，实现满足复杂生产过程和高精度控制的需求；对于使用者而言，采用本专利技术的方法不需要调整任何控制器参数，达到较好控制性能的功能。附图说明图1是本专利技术的控制连接示意图；具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明，并不是把本专利技术的实施范围局限于此。如图1所示，本实施例所述的一种直流无刷电机转速自适应控制方法，包括如下步骤：S1：对于一个N∑阶系统，激励信号必须有N∑个频率分量，这里通过指导性原则设计电机辨识激励电压信号vqs，可提高辨识品质，所述电机辨识激励电压信号vqs通过设计伪随机二进制序列产生，保证了激励信号的无关性以及最大鲁棒性；S2：然后通过电机辨识激励电压信号vqs同时辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，所述电流环模型为：所述转速环模型为：S3：然后通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，指定na＝1,nt＝1,nb＝1,t1＝0.8～0.95，然后利用以下递推公式分别计算矩阵元素G、F：其中M为指定控制步长，P为指定预测步长，P和M均为正整数；然后计算控制率：然后取Δu第一步Δu1控制率得出：vqs＝u+Δu1；S4：然后重复S2至S3的步骤，不断修正电流环模型和转速环模型,使电流环模型和转速环模型越来越准确。具体地，本实施例中，所述电机辨识激励电压信号vqs是通过一个移位寄存器产生，设置伪随机二进制序列的伪随机码的参数：和其中Tsw为切换时间，Ns为伪随机码长度，为最小时间常数，为最大时间常数，为最大调节时间，αs是开环调节时间与闭环调节时间的比值，βs是指定激励信号的低频部分所占的比重；当Ts＝0.002s，αs＝2，βs＝3，Tsw＝0.28≈100Ts，Ns≈36≈25，该移位寄存器长度设为5，则每50个控制周期产生一个伪随机二进制序列的信号。由于电流环模型和转速环模型是独立的，可以同时辨识，辨识的过程如下：通过最小二乘算法分别辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]；将电流环模型和转速环模型可写成以下差分方程的形式：A(z-1)y(k)＝B(z-1)u(k-1)+e(k)，y(k)＝-a1y(k-1)+b0u(k-1)+e(k)，θ＝[a1,b0]T，带遗忘因子μ的递推最小二乘辨识算法如下：μ＝0.9～0.99，通过以上递推最小二乘辨识算法得到电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0],当e(k)是白噪声时，最小二乘的参数的估计是无偏估计。本实施例通过不断辨识电流环模型和转速环模型的参数来配置转速电流控制器，使电流环模型和转速环模型越来越来准确，达到自适应控制的目的，实现满足复杂生产过程和高精度控制的需求；对于使用者而言，采用本专利技术的方法不需要调整任何控制器参数，达到较好控制性能的功能。以上所述仅是本专利技术的一个较佳实施例，故凡依本专利技术专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本专利技术专利申请的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流无刷电机转速自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过指导性原则设计电机辨识激励电压信号vqs，所述电机辨识激励电压信号vqs通过设计伪随机二进制序列产生；S2：通过电机辨识激励电压信号vqs同时辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，所述电流环模型为：

【技术特征摘要】
1.一种直流无刷电机转速自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过指导性原则设计电机辨识激励电压信号vqs，所述电机辨识激励电压信号vqs通过设计伪随机二进制序列产生；S2：通过电机辨识激励电压信号vqs同时辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，所述电流环模型为：所述转速环模型为：S3：通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1，bs0]，进行转速电流控制器配置，从而产生新的电机辨识激励电压信号vqs；S4：重复S2至S3的步骤，不断修正电流环模型和转速环模型,使电流环模型和转速环模型越来越准确，然后进入转速电流控制器的正常工作阶段。2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机转速自适应控制方法，其特征在于，所述电机辨识激励电压信号vqs是通过一个移位寄存器产生，设置伪随机二进制序列的伪随机码的参数：和其中Tsw为切换时间，Ns为伪随机码长度，为最小时间常数，为最大时间常数，为最大调节时间，αs是开环调节时间与闭环调节时间的比值，βs是指定激励信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿涛，钟伟，万利华，
申请(专利权)人：东莞市诺必然智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44