一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法，是一种基于开关霍尔位置反馈采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法，根据霍尔信号跳变时的角度误差及误差的变化率进行模糊运算，实时调整闭环计算参数，最终达到估算位置与实际位置的误差为0，加快PI控制器跟踪的快速性和精度，系统的响应速度和超调指标都优于传统的PI控制器，大大提高了整个电机系统的性能。机系统的性能。机系统的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法


[0001]本专利技术涉及一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法，属于电机控制


技术介绍

[0002]当永磁同步电机采用开关式霍尔作为转子位置传感器时，电机控制器可以通过安装在电机定子上的霍尔得到相位互差120
°
的位置信号，三个霍尔把转子位置分为6个扇区，每个位置区间为60
°
。那么对位置实时角度θ(t)进行傅里叶展开，得
[0003][0004]式中，θ
k
为转子当前所在扇区的起始角度，t
k
为转子进入当前扇区的时刻；
[0005]转子角速度角加速度代入1式，可得到转子位置的估算算法的一阶运算的表达式：
[0006][0007]在这种估算模式下，可能会出现如下情况：1、估算角度先于霍尔信号达到扇区边界；2、估算角度滞后霍尔信号达到扇区边界。在第一种情况下，会出现角度平台，而在第二种情况下则会出现角度突变，这两种情况都会对降低整个系统的性能。
[0008]基于上述存在的问题，需要一种新的能够解决问题的方法。

技术实现思路

[0009]针对上述存在的技术问题，本专利技术的目的是：提出了一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法，并根据霍尔信号跳变时的角度误差及误差的变化率进行模糊运算，实时调整闭环计算参数，提高了整个电机系统的性能。
[0010]本专利技术的技术解决方案是这样实现的：一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法，包括如下步骤，<br/>[0011]S10，设永磁同步电机转子所在位置θ的实际坐标轴为d、q轴，估计位置的估算坐标轴为轴，实际坐标轴与估算坐标轴之间的夹角为Δθ，该夹角为转子实际位置与估算位置之间的夹角；
[0012]S20，设实际q轴的反电动势在估算坐标轴的轴上的分量为则有：
[0013][0014][0015]S30，通过检测直流母线电压和上一周期的输出电压空间矢量得到u
α
和u
β
，再通过PARK变换得到d、q轴电压u
d
、u
q
；
[0016]S40，通过公式得到转子位置角度估算值；
[0017]S50，通过设计的模糊控制器，求得每次霍尔信号变化时霍尔的位置角与估计位置角之间的偏差e和每次偏差的角度偏差变化率Δe；
[0018]S60，模糊控制器通过e和Δe的变化进行模糊控制，根据角度偏差e和角度偏差变化率Δe的不同值，选取相应的比例参数变化量ΔK
p
和积分参数变化量ΔK
i
；
[0019]S70，根据不同比例参数变化量ΔK
p
和积分参数变化量ΔK
i
，分别制定ΔK
p
和ΔK
i
的模糊规则表；
[0020]S80，根据ΔK
p
和ΔK
i
的模糊规则表，实时调整闭环计算参数，使估算位置与实际位置的误差为0。
[0021]优选的一种方案，在步骤S20中，
[0022]在稳态时得：
[0023][0024]在上式中，R为电子电阻，i
d
、i
q
为三相定制电流在d、q轴上的合成矢量；L
q
为q轴电感，P
n
为电机极对数，ω为电机角速度，ψ
f
为永磁磁链。
[0025]优选的一种方案，在步骤S20中，i
d
、i
q
通过PARK变换和CLARK变换进行求得，其公式如下，PARK变换：
[0026][0027]CLARK变换：
[0028][0029]其中i
A
、i
B
、i
C
通过电流传感器测量获得。
[0030]优选的一种方案，在步骤S30中，u
α
和u
β
的电压值通过公式得到,
[0031][0032]其中，u
dc
为直流电压，T0、T
60
为转子进入当前扇区的时刻，T为输出电压空间矢量的周期。
[0033]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0034]本专利技术的一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法，是一种基于开关霍尔位置反馈采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法，根据霍尔信号跳变时的角度误差及误差的变化率进行模糊运算，实时调整闭环计算参数，最终达到估算位置与实际位置的误差为0，加快PI控制器跟踪的快速性和精度，系统的响应速度和超调指标都优于传统的PI控制器，大大提高了整个电机系统的性能。
附图说明
[0035]下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明：
[0036]附图1为本专利技术的一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法的流程图；
[0037]附图2为本专利技术的永磁同步电机转子所在位置的坐标轴示意图；
[0038]附图3为本专利技术的转子位置角度估算值公式；
[0039]附图4为本专利技术的模糊控制器示意图；
[0040]附图5为本专利技术的ΔK
p
和ΔK
i
的模糊规则表。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式；基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围
[0042]下面结合附图来说明本专利技术。
[0043]如附图1
‑
5所示为本专利技术所述的一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法，包括如下步骤，
[0044]设永磁同步电机转子所在位置θ的实际坐标轴为d、q轴，估计位置的估算坐标轴为轴，实际坐标轴与估算坐标轴之间的夹角为Δθ，该夹角为转子实际位置与估算位置之间的夹角；
[0045]设实际q轴的反电动势在估算坐标轴的轴上的分量为则有：
[0046][0047][0048]在稳态时得：
[0049][0050]在上式中，R为电子电阻，i
d
、i
q
为三相定制电流在d、q轴上的合成矢量；L
q
为q轴电感，P
n
为电机极对数，ω为电机角速度，ψ
f
为永磁磁链。
[0051]i
d
、i
q本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用锁相环模糊控制进行位置计算的方法，其特征在于：包括如下步骤，S10，设永磁同步电机转子所在位置θ的实际坐标轴为d、q轴，估计位置的估算坐标轴为轴，实际坐标轴与估算坐标轴之间的夹角为Δθ，该夹角为转子实际位置与估算位置之间的夹角；S20，设实际q轴的反电动势在估算坐标轴的轴上的分量为则有：则有：S30，通过检测直流母线电压和上一周期的输出电压空间矢量得到u
α
和u
β
，再通过PARK变换得到d、q轴电压u
d
、u
q
；S40，通过公式得到转子位置角度估算值；S50，通过设计的模糊控制器，求得每次霍尔信号变化时霍尔的位置角与估计位置角之间的偏差e和每次偏差的角度偏差变化率Δe；S60，模糊控制器通过e和Δe的变化进行模糊控制，根据角度偏差e和角度偏差变化率Δe的不同值，选取相应的比例参数变化量ΔK
p
和积分参数变化量ΔK
i
；S70，根据不同比例参数变化量ΔK
p
和积分参数变化量ΔK
i
，分别制定ΔK
p
和ΔK
i
的模糊规则表；S80，根据ΔK
p
和ΔK
i

【专利技术属性】
技术研发人员：张广栋，
申请(专利权)人：苏州艾思控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：