一种针对高速永磁电机的双时间尺度并联式双环控制方法技术

本发明专利技术公开了一种针对高速永磁电机的双时间尺度并联式双环控制方法，考虑高速电机在运行过程中的转速跟踪问题，采集高速永磁电机的状态参数，针对高速永磁电机建立非线性奇异摄动模型，针对非线性奇异摄动模型，对高速永磁电机的d轴、q轴电流和转速进行解耦，获得快时间尺度的线性电流子模型和慢时间尺度的非线性转速子模型。基于线性的电流快子模型设计滑模控制律，提高电流环的响应速度和鲁棒性，基于非线性的转速慢子模型设计H

A dual time scale parallel dual loop control method for high speed permanent magnet motor

【技术实现步骤摘要】
一种针对高速永磁电机的双时间尺度并联式双环控制方法


[0001]本专利技术涉及电力传动
，尤其涉及一种针对高速永磁电机的双时间尺度并联式双环控制方法。

技术介绍

[0002]目前电机领域主流的控制方法多为串联结构的双环控制策略，电流环的输入为转速环的输出，两个子控制器为串联关系。串级双闭环控制策略缓解了控制指标相互矛盾、相互冲突的情况，提高了控制品质和控制精度。特别地，如果令内环的响应速度显著高于外环并且内环的控制器增益大于外环增益，那么可以有效地避免内、外环的共振。但是，串级控制策略也有不足：它要求内外环变量可测或者可观，增加额外辅助测量单元或计算复杂度，使得系统模型的复杂度和控制器设计成本大幅提高。而且，串级双闭环控制的内、外环具有交互性，内环的电流动态特性会极大地影响外环转速的跟踪性能，这导致控制性能良好的串联型内、外环控制器设计过程繁琐、困难。
[0003]此外，在高速电机驱动系统中电流环的动态变化速率为毫秒级，转速环的动态变化速率为秒级，两者的时间尺度差距很大。更具体的说，高速永磁同步电机的暂态过程中电流响应速度快，产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对高速永磁电机的双时间尺度并联式双环控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一：采集高速永磁电机的状态参数，并根据状态参数中d轴绕组等效电感和q轴绕组等效电感的数量级确定奇异摄动参数ε，建立奇异摄动非线性数学模型；步骤二：将奇异摄动非线性数学模型利用奇异摄动理论进行降阶、解耦，获得非线性慢时间尺度子模型，并将非线性慢时间尺度子模型线性化，得到n个线性慢时不变子模型；步骤三：针对n个线性慢时不变子模型，结合噪声对状态影响程度阈值γ和每个操作点，得到H
∞
鲁棒控制律，计算慢时间尺度控制输入u
s
(t
k
)；步骤四：计算快时间尺度参数τ，将奇异摄动非线性数学模型进行时间尺度更改，得到快时间尺度子模型，选择对角矩阵M求解第一正定矩阵O和第二正定矩阵Q，计算出快时间尺度子模型的控制输入u
f
(τ)；步骤五：将计算出的慢时间尺度控制输入u(t
k
)和快时间尺度子模型的控制输入u
f
(τ)输入高速永磁电机，进行双时间尺度并联式双环控制。2.根据权利要求1所述针对高速永磁电机的双时间尺度并联式双环控制方法，其特征在于，采集的高速永磁电机的状态参数包括：d轴绕组等效电感、q轴绕组等效电感、绕组等效电阻、永磁体磁链、电机的极对数、转动惯量、负载转矩。3.根据权利要求1所述针对高速永磁电机的双时间尺度并联式双环控制方法，其特征在于，所述奇异摄动非线性数学模型为：在于，所述奇异摄动非线性数学模型为：在于，所述奇异摄动非线性数学模型为：其中，i
d
为d轴绕组电流，为d轴绕组电流导数，r为绕组等效电阻，ω
e
为角速度，L
q
为q轴绕组等效电感，u
d
为d轴绕组电压，i
q
为q轴绕组电流，为q轴绕组电流导数，L
d
为d轴绕线等效电感，u
q
为q轴绕组电压，为角速度导数，P
n
为电机的极对数，J为转动惯量，ψ
f
为永磁体磁链，T
l
为负载转矩。4.根据权利要求3所述针对高速永磁电机的双时间尺度并联式双环控制方法，其特征在于，所述非线性慢时间尺度子模型为：其中，为角速度的慢分量，为角速度慢分量的导数，u
d
为d轴绕组电压，u
q
为q轴绕组电压，T
l
为负载转矩，P
n
为电机的极对数，J为转动惯量，
5.根据权利要求4所述针对高速永磁电机的双时间尺度并联式双环控制方法，其特征在于，步骤二中将非线性慢时间尺度子模型线性化的过程具体为：将高速永磁电机的角速度顺序排列，进行角速度区间划分，划分处即为操作点，共有n个操作点，并在角速度区间划分处将非线性慢时间尺度子模型线性化，获得n个线性慢时不变子模型，每个线性慢时不变子模型为：其中，θ
j
为操作点索引，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，杨忠，胡兴柳，田小敏，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：