一种抑制扰动的电机速度控制方法、存储介质和处理器技术

本申请适用同步电机控制技术领域，提供了一种抑制扰动的电机速度控制方法、存储介质和处理器，该方法针对永磁同步电机系统中存在的非周期性和周期性扰动，基于广义扩张状态观测器、固定时间控制理论和线性/非线性切换控制策略，有针对性地提出了一种固定时间切换的广义扩张状态观测器来抑制系统的非周期性扰动。此外，本申请还基于准谐振控制器和新的开关控制策略提出了一种开关准谐振控制器来抑制系统的周期性扰动。两者的结合实现了对永磁同步电机强鲁棒性的速度控制，提高了永磁同步电机运行稳定性的技术效果。存储该方法的存储介质和运行该方法的处理器也具有同样的技术效果。和运行该方法的处理器也具有同样的技术效果。和运行该方法的处理器也具有同样的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制扰动的电机速度控制方法、存储介质和处理器


[0001]本申请属于同步电机控制
，尤其涉及一种抑制扰动的永磁同步电机速度控制方法、存储介质和处理器。

技术介绍

[0002]目前，针对永磁同步电机的非周期性扰动，广泛应用的控制策略有自抗扰控制、智能控制、鲁棒控制和滑模控制等。其中，自抗扰控制的核心扩张状态观测器是抑制非周期性扰动的有效方法。然而，对于时变扰动，典型的扩张状态观测器对扰动的观测效果不理想，这限制了电机速度控制的精度。为了提高观测器对时变扰动的观测性能，通常采用广义扩张状态观测器。传统的线性和非线性广义扩张状态观测器的状态估计误差只能在无限界或者有限界上收敛。固定时间观测器属于非线性观测器，在状态估计误差接近稳态时，固定时间观测器的非线性调节项会引起估计误差的高频抖振。准谐振控制器以其优越的性能广泛用于实际系统中。然而，准谐振控制器会对电机控制系统的动态过程产生影响甚至造成系统的不稳定。现有技术存在不足。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种抑制扰动的永磁同步电机速度控制方法、存储介质和处理器，旨在解决由于现有技术中电机运行时存在的周期性和非周期性扰动对运行稳定性造成影响的技术问题。
[0004]一方面，本申请提供了一种抑制扰动的电机速度控制方法，所述方法包括下述步骤：
[0005]s1.构建包含周期扰动和非周期性扰动的电机动力学方程；
[0006]s2.基于包含有周期扰动和非周期性扰动的电机动力学方程描述受扰系统；
[0007]s3.将受扰系统扩展为n维形式；
[0008]s4.为所述n维形式的受扰系统设计固定时间切换的广义扩张状态观测器；
[0009]s5.为所述n维形式的受扰系统设计开关准谐振控制器；
[0010]s6.基于速度误差反馈控制律、所述开关准谐振控制器和所述固定时间切换的广义扩张状态观测器，设计电机系统的速度控制律。
[0011]另一方面，本申请还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有能够实现上述的抑制扰动的电机速度控制方法的程序文件。
[0012]另一方面，本申请还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的抑制扰动的电机速度控制方法。
[0013]本申请针对永磁同步电机系统中存在的非周期性和周期性扰动，基于广义扩张状态观测器、固定时间控制理论和线性/非线性切换控制策略，有针对性地提出了一种固定时间切换的广义扩张状态观测器来抑制系统的非周期性扰动。此外，本申请还基于准谐振控制器和新的开关控制策略提出了一种开关准谐振控制器来抑制系统的周期性扰动。两者的
结合实现了对永磁同步电机强鲁棒性的速度控制，提高了永磁同步电机运行稳定性的技术效果。
附图说明
[0014]图1是采用本申请实施例一提供的抑制扰动的电机速度控制方法的电机速度控制仿真模型图；
[0015]图2是线性的广义扩张状态观测器估计误差曲线图；
[0016]图3是非线性的广义扩张状态观测器估计误差曲线图；
[0017]图4是固定时间的广义扩张状态观测器估计误差曲线图；
[0018]图5是本申请固定时间切换的广义扩张状态观测器估计误差曲线图；
[0019]图6是加入开关准谐振控制器前后永磁同步电机稳态速度曲线图；
[0020]图7是加入开关准谐振控制器前后永磁同步电机速度曲线傅里叶分析结果图；
[0021]图8是斜坡扰动下的仿真结果图；
[0022]图9是正弦扰动下的仿真结果图；
[0023]图10是本申请实施例一提供的抑制扰动的电机速度控制方法的实现流程图。
具体实施方式
[0024]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0025]以下结合具体实施例对本申请的具体实现进行详细描述：
[0026]实施例一：
[0027]图10示出了本申请实施例一提供的抑制扰动的电机速度控制方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，详述如下：
[0028]一方面，本申请提供了一种抑制扰动的电机速度控制方法，方法包括下述步骤：
[0029]s1.构建包含周期扰动和非周期性扰动的电机动力学方程；
[0030]s2.基于包含有周期扰动和非周期性扰动的电机动力学方程描述受扰系统；
[0031]s3.将受扰系统扩展为n维形式；
[0032]s4.为n维形式的受扰系统设计固定时间切换的广义扩张状态观测器；
[0033]s5.为n维形式的受扰系统设计开关准谐振控制器；
[0034]s6.基于速度误差反馈控制律、开关准谐振控制器和固定时间切换的广义扩张状态观测器，设计电机系统的速度控制律。
[0035]进一步的，步骤s1包括：
[0036]建立永磁同步电机运动学方程：
[0037][0038]其中，ω
m
为永磁同步电机机械角速度，J为转动惯量，T
e
为电磁转矩，B为粘性摩擦系数，T
L
为负载转矩。
[0039]对于表贴式永磁同步电机，，L
d
＝L
q
因此，电磁转矩方程可表示为：
[0040][0041]其中，i
d
和i
q
分别为d轴和q轴的定子电流，L
d
和L
q
分别为d轴和q轴的定子电感，ψ
f
为永磁体磁链，n
p
为磁极对数，为电磁转矩常数。
[0042]s11.将初始的电机运动学方程结合非周期性扰动造成的系统参数变化值，得到包含有非周期性扰动的电机动力学方程；
[0043]具体的，永磁同步电机系统中存在的非周期性扰动主要有参数摄动和外部负载扰动。考虑非周期性扰动对系统的影响，永磁同步电机动力学方程可以表示为：
[0044][0045]其中，J0表示电机的转动惯量的原始值；K
t0
表示电磁转矩常数的原始值、B0表示粘性摩擦系数的原始值；ΔJ＝J
‑
J0表示电机的转动惯量的变化值、ΔK
t
＝K
t
‑
K
t0
表示电磁转矩常数的变化值、ΔB＝B
‑
B0表示粘性摩擦系数的变化值。
[0046]s12.将周期性扰动引起的转矩脉动结合包含有非周期性扰动的电机动力学方程，得到包含有周期扰动和非周期性扰动的电机动力学方程。
[0047]具体的，永磁同步电机系统中存在的周期性扰动主要有磁通谐波、齿槽转矩、逆变器非线性和电流测量误差等。考虑周期性扰动对系统的影响，永磁同步电机动力学方程可以表示为：
[0048][0049]其中，转矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制扰动的电机速度控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：s1.构建包含周期扰动和非周期性扰动的电机动力学方程；s2.基于包含有周期扰动和非周期性扰动的电机动力学方程描述受扰系统；s3.将受扰系统扩展为n维形式；s4.为所述n维形式的受扰系统设计固定时间切换的广义扩张状态观测器；s5.为所述n维形式的受扰系统设计开关准谐振控制器；s6.基于速度误差反馈控制律、所述开关准谐振控制器和所述固定时间切换的广义扩张状态观测器，设计电机系统的速度控制律。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1包括：s11.将初始的电机运动学方程结合非周期性扰动造成的系统参数变化值，得到包含有非周期性扰动的电机动力学方程；s12.将周期性扰动引起的转矩脉动结合包含有非周期性扰动的电机动力学方程，得到包含有周期扰动和非周期性扰动的电机动力学方程。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述非周期性扰动包括参数摄动和外部负载扰动；所述周期性扰动主要有磁通谐波、齿槽转矩、逆变器非线性和电流测量误差。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述受扰系统至少包括系统的状态变量、系统的控制输入、系统输出和系统的总扰动。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述固定时间切换的广义扩张状态观测器包括：所述状态向量的估计值、所述估计值的估计误差、与所述固定时间切换的广义扩张状态观测器带宽有关的正常数、线性/非线性切换的误差修正项和线性/非线性的切换点；...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓永停，刘秀峰，李洪文，王建立，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：