永磁同步电机调速系统干扰抑制方法、存储介质和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种永磁同步电机调速系统干扰抑制方法、存储介质和装置，方法包括以下步骤：S1：获取永磁同步电机的数学模型；S2：根据所述数学模型，构建有限时间干扰观测器；S3：根据所述有限时间干扰观测器的观测值，构建复合控制器；S4：利用所述复合控制器，抑制所述永磁同步电机的调速系统的非匹配时变干扰。本方法能够有效地在永磁同步电机调速系统在存在非匹配时变干扰的情况下实现对永磁同步电机的有限时间控制。有限时间控制。

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机调速系统干扰抑制方法、存储介质和装置


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机调速系统干扰抑制方法，尤其涉及一种永磁同步电机调速系统的有限时间非匹配时变干扰抑制方法。

技术介绍

[0002]由于永磁同步电机拥有高功率密度、高效率和转矩惯量比大等的优点，永磁同步电机在工业机器人、数控机械、电动汽车和航空航天等领域得到了广泛的应用。
[0003]干扰抑制控制技术一直是永磁同步电机的研究热点之一，国内外的许多学者已经对此进行了大量的研究工作，并取得了一定的研究成果。传统的滑模控制只能够处理永磁同步电机调速系统的匹配时变干扰。然而，在速度和电流单环控制下的永磁同步电机调速系统不可避免地存在着非匹配时变干扰，严重影响了永磁同步电机调速系统的控制性能，并对永磁无刷直流电机调速系统的抗干扰控制器设计带来了巨大的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供永磁同步电机调速系统干扰抑制方法、存储介质和装置，能够有效地在永磁同步电机调速系统在存在非匹配时变干扰的情况下实现对永磁同步电机的有限时间控制。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]永磁同步电机调速系统干扰抑制方法，包括以下步骤：
[0007]S1：获取永磁同步电机的数学模型；
[0008]S2：根据所述数学模型，构建有限时间干扰观测器；
[0009]S3：根据所述有限时间干扰观测器的观测值，构建复合控制器；
[0010]S4：利用所述复合控制器，抑制所述永磁同步电机的调速系统的非匹配时变干扰。
[0011]进一步地，在考虑所述永磁同步电机的轴电流在使用PI控制器下很好地控制到0的情况下，永磁同步电机的数学模型为：
[0012][0013]其中J为永磁同步电机的转动惯量；n
p
为永磁同步电机的极对数；ψ
f
为永磁同步电机的永久磁势；B为永磁同步电机的摩擦系数；T
L
为永磁同步电机的负载转矩；L
s
为永磁同步电机的电感；R
s
为永磁同步电机的定子绕组；w为永磁同步电机的转速；为永磁同步电机的q轴电流；u
q
既是永磁同步电机的q轴电压，又是复合控制器的控制输出。
[0014]进一步地，所述有限时间干扰观测器为：
[0015][0016]其中，z0为永磁同步电机转速w的估计值；z1为永磁同步电机调速系统的非匹配时变干扰的估计值；z2为永磁同步电机调速系统的非匹配时变干扰导数的估计值；v0、v1和v2为有限时间干扰观测器的中间变量；L和w
o
为有限时间干扰观测器可调参数。
[0017]进一步地，结合有限时间干扰观测器得到的所述永磁同步电机的调速系统的非匹配时变干扰的估计值z1及其导数基于非奇异快速终端滑模控制方法得到所述复合控制器为：
[0018][0019]其中，u
q
既是永磁同步电机的q轴电压，又是复合控制器的控制输出；L
s
为永磁同步电机的电感；a1、a2和a3为自定义的常值变量；为永磁同步电机的q轴电流；a、b、p、q、g、h、m、n、Ξ1和Ξ2为可调复合控制器参数；e1和c2为永磁同步电机调速系统的误差；s为非奇异快速终端滑模面。
[0020]进一步地，参数p、q、g、h、m、n、Ξ1和Ξ2满足Ξ1＞0和Ξ2＞0。
[0021]进一步地，所述非奇异快速终端滑模面s具体为：
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]本专利技术所提出的方法使用有限时间干扰估计方法，能够对永磁同步电机调速系统的非匹配时变干扰进行实时观测，然后根据有限时间干扰观测器构建复合控制器，利用所述复合控制器，抑制所述永磁同步电机的调速系统的非匹配时变干扰。相比于广义比例积分观测器，有限时间干扰观测器能够在有限时间内完成对永磁同步电机调速系统的非匹配时变干扰的估计。相比于传统的滑模控制器，复合控制器能够抑制永磁同步电机调速系统的非匹配时变干扰。复合控制器可以使永磁同步电机调速系统的误差e1和e2在有限时间内收敛到0，而传统的线性控制方法只能使永磁同步电机调速系统的误差渐近收敛到0。相比于传统PI控制，复合控制器调节时间短，超调量小，能够提高永磁同步电机的抗干扰性能。
[0024]本专利技术还提供了一种存储介质，所述存储介质存储计算机可读程序代码，当所述计算机可读程序代码被执行时实现上述技术方案中所述的永磁同步电机调速系统干扰抑制方法的步骤。
[0025]本专利技术还提供了一种装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机可读程序代码，所述处理器执行所述计算机可读程序代码时实现上述技术方案中所述的永磁同步电机调速系统干扰抑制方法的步骤。
附图说明
[0026]图1是永磁同步电机调速系统干扰抑制方法的原理框图；
[0027]图2是PI控制器和复合控制器控制转速对比图；
[0028]图3是PI控制器和复合控制器控制控制过程中电流对比图；
[0029]图4是PI控制器和复合控制器控制控制过程中电压对比图；
[0030]图5是永磁同步电机转速及其估计曲线图；
[0031]图6是非匹配扰动估计曲线图。
具体实施方式
[0032]本专利技术所提供的一种永磁同步电机调速系统干扰抑制方法、存储介质和装置，方法主要包括以下步骤：首先获取永磁同步电机的数学模型，即基于永磁同步电机的数学模型；根据所述数学模型，构建有限时间干扰观测器，即利用可测信息设计有限时间干扰观测器，以用来估计永磁同步电机调速系统的非匹配时变干扰d；然后根据所述有限时间干扰观测器的观测值，构建复合控制器，即结合有限时间干扰观测器观测得到的永磁同步电机调速系统的非匹配时变干扰的估计值z1及其导数基于非奇异快速终端滑模控制方法设计复合控制器。
[0033]本专利技术所提出的方法的具体实施方式为：
[0034]本方法的原理框图如图1所示，具体的，包括以下步骤。
[0035]有限时间干扰观测器的设计：在考虑永磁同步电机的d轴电流在使用PI控制器下很好地控制到0的情况下，永磁同步电机的数学模型为：
[0036][0037]其中J为永磁同步电机的转动惯量；n
p
为永磁同步电机的极对数；ψf为永磁同步电机的永久磁势；B为永磁同步电机的摩擦系数；T
L
为永磁同步电机的负载转矩；L
s
为永磁同步电机的电感；R
s
为永磁同步电机的定子绕组；w为永磁同步电机的转速；i
q
为永磁同步电机的q轴电流；u
q
既是永磁同步电机的q轴电压，又是复合控制器的控制输出。
[0038]为了简化表达，定义其中J0为J的名义值；定义定义那么永磁同步电机的数学模型可以进一步表示为：
[0039][0040]其中，为包含转动惯量变动和未知负载的集总的非匹配时变扰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.永磁同步电机调速系统干扰抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取永磁同步电机的数学模型；S2：根据所述数学模型，构建有限时间干扰观测器；S3：根据所述有限时间干扰观测器的观测值，构建复合控制器；S4：利用所述复合控制器，抑制所述永磁同步电机的调速系统的非匹配时变干扰。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机调速系统干扰抑制方法，其特征在于：在考虑所述永磁同步电机的d轴电流在使用PI控制器下很好地控制到0的情况下，永磁同步电机的数学模型为：其中J为永磁同步电机的转动惯量；n
p
为永磁同步电机的极对数；ψ
f
为永磁同步电机的永久磁势；B为永磁同步电机的摩擦系数；T
L
为永磁同步电机的负载转矩；L
s
为永磁同步电机的电感；R
s
为永磁同步电机的定子绕组；w为永磁同步电机的转速；i
q
为永磁同步电机的q轴电流；u
q
既是永磁同步电机的q轴电压，又是复合控制器的控制输出。3.根据权利要求1所述的永磁同步电机调速系统干扰抑制方法，其特征在于：所述有限时间干扰观测器为：其中，z0为永磁同步电机转速w的估计值；z1为永磁同步电机调速系统的非匹配时变干扰的估计值；z2为永磁同步电机调速系统的非匹配时变干扰导数的估计值；υ0、υ1和υ2为有限时间干扰观测器的中间变量；L和w

【专利技术属性】
技术研发人员：王会明，张志泽，牟海明，李清都，
申请(专利权)人：中原动力智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：