基于重复控制理论抑制单转子压机低频抖动的方法、系统、设备和介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于重复控制理论抑制单转子压机低频抖动的方法、系统、设备和介质，涉及永磁同步电机控制技术领域，其应用于永磁同步电机的转速和电流双闭环控制，方法主要改进在速度环PI控制之前经过重复控制环节，然后构造出单转子压缩机所承受的周期性负载转矩扰动的数学函数，根据内模原理设计合适的重复控制器嵌入到压缩机驱动闭环控制回路中，从而达到抑制单转子压缩机转矩扰动的影响。达到抑制单转子压缩机转矩扰动的影响。达到抑制单转子压缩机转矩扰动的影响。

【技术实现步骤摘要】
基于重复控制理论抑制单转子压机低频抖动的方法、系统、设备和介质


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机控制
，具体涉及一种基于重复控制理论抑制单转子压机低频抖动的方法、系统、设备和介质。

技术介绍

[0002]相比定速空调，变频空调已经占据全球空调市场的主要份额，而其中最大比例的家用变频空调中，因单转子压缩机具有较高的性价比，目前市场上的变频空调多数采用单转子压缩机，如图1，但单转子压缩机的转矩在一个机械周期中的脉动会导致了有害的振动和噪音，单转子压缩机在每一个机械周期的负载波动曲线如图2所示，其中，负载波动的本质是单转子压缩机的负载力矩因压缩机转子是偏心轮，转子旋转一周的过程中吸气腔和排气腔气压轻重变化导致了负载力矩产生一个类鲨鱼鳍形状的波动，尤其当压缩机的转速运行于10
‑
40rps(600
‑
2400rpm)范围内，由于与空调整机机械系统的低频共振频率点(大约20Hz)接近，单转子压缩机工作时会产生较大的有害共振，危害产品的可靠性、经济性。
[0003]可见，在不同的空调设备的工况下，单转子压缩机的负载波动程度也不同，无法通过预置一些补偿数据来抑制，亟需要控制器具备一套能自我适应的方法去动态应对负荷的变化。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于重复控制理论抑制单转子压机低频抖动的方法、系统、设备和介质，然后构造出单转子压缩机所承受的周期性负载转矩扰动的数学函数，根据内模原理设计合适的重复控制器嵌入到压缩机驱动闭环控制回路中，从而达到抑制单转子压缩机转矩扰动的影响。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种抑制单转子压机低频抖动的方法，应用于永磁同步电机的转速和电流双闭环控制，在速度环PI控制之前经过重复控制环节，所述重复控制环节的开环传递函数为：
[0007][0008]其中，Q(z)、S(z)是重复控制环节的补偿器；
[0009]系统的误差由输入误差和干扰误差组成，其可表达为如下形式：
[0010][0011]代入式(1)可以写成如下形式：
[0012][0013]其中X(z)表示系统的输入，D(z)表示系统的干扰，P(z)表示受控对象。
[0014][0015]其中b＞B
P
‑
(
‑
1)2，B
‑
p
(z)、B
P+
(z)分别是P(z)分子中不可消去零点和可消去零点，u表示系统预留的超前相位。
[0016]如上所述的抑制单转子压机低频抖动的方法，进一步的，系统的周期性负载转矩干扰的表达式如下：
[0017][0018]其中，θ
m
是运行中的压缩机转子的机械角度，k
tl
是用于拟合具体的负载转矩常数。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种抑制单转子压机低频抖动的系统，应用于永磁同步电机的转速和电流双闭环控制，在速度环PI控制器之前设置有重复控制器，所述重复控制器的开环传递函数为：
[0020][0021]其中，Q(z)、S(z)是重复控制器的补偿器；
[0022]系统的误差由输入误差和干扰误差组成，其可表达为如下形式：
[0023][0024]代入式(1)可以写成如下形式：
[0025][0026]其中X(z)表示系统的输入，D(z)表示系统的干扰，P(z)表示受控对象。
[0027][0028]其中b＞B
P
‑
(
‑
1)2，B
‑
p
(z)、B
P+
(z)分别是P(z)分子中不可消去零点和可消去零点，u表示系统预留的超前相位。
[0029]如上所述的抑制单转子压机低频抖动的系统，进一步的，系统的周期性负载转矩干扰的表达式如下：
[0030][0031]其中，θ
m
是运行中的压缩机转子的机械角度，k
tl
是用于拟合具体的负载转矩常数。
[0032]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行，以实现如上所述的抑制单转子压机低频抖动的方法。
[0033]第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一
条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上所述的抑制单转子压机低频抖动的方法。
[0034]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术构造出单转子压缩机所承受的周期性负载转矩扰动的数学函数，根据内模原理设计合适的重复控制器嵌入到压缩机驱动闭环控制回路中，从而达到抑制单转子压缩机转矩扰动的影响。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1单转子压缩机一个周期内吸气和排气结构示意图；
[0037]图2单转子压缩机一个机械周期内的负载波动图；
[0038]图3重复控制的基本原理图；
[0039]图4植入周期信号内模的重复控制器实现方案原理图；
[0040]图5改进型重复控制器的实现方案的控制原理图；
[0041]图6压缩机变频控制原理图；
[0042]图7重复控制器稳定性分析图；
[0043]图8压缩机双闭环控制用传递函数表示的系统框图；
[0044]图9简化控制系统框图；
[0045]图10重复控制器的离散实现的原理图；
[0046]图11周期性干扰信号的数学模型图；
[0047]图12压缩机运行在600rpm下的PID控制的转速波形图；
[0048]图13压缩机运行在600rpm下的重复控制的转速波形图；
[0049]图14压缩机运行在1200rpm下的PID控制的转速波形图；
[0050]图15压缩机运行在1200rpm下的重复控制的转速波形图；
[0051]图16压缩机运行在2400rpm下的PID控制的转速波形图；
[0052]图17压缩机运行在2400rpm下的重复控制的转速波形图；
[0053]图18PID控制器的开环伯德图。
[0054]图19重复控制器的开环伯德图。
具体实施方式
[0055]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制单转子压机低频抖动的方法，应用于永磁同步电机的转速和电流双闭环控制，其特征在于，在速度环PI控制之前经过重复控制环节，所述重复控制环节的开环传递函数为：其中，Q(z)、S(z)是重复控制环节的补偿器；系统的误差由输入误差和干扰误差组成，其可表达为如下形式：代入式(1)可以写成如下形式：其中，X(z)表示系统的输入，D(z)表示系统的干扰，P(z)表示受控对象；其中，b＞B
P
‑
(
‑
1)2，B
‑
p
(z)、B
P+
(z)分别是P(z)分子中不可消去零点和可消去零点，u表示系统预留的超前相位。2.根据权利要求1所述的抑制单转子压机低频抖动的方法，其特征在于，系统的周期性负载转矩干扰的表达式如下：其中，θ
m
是运行中的压缩机转子的机械角度，k
tl
是用于拟合具体的负载转矩常数。3.一种抑制单转子压机低频抖动的系统，应用于永磁同步电机的转速和电流双闭环控制，其特征在于，在速度环PI控制器之前设置有重复控制器，所述重复控制器的开环传递函数为：其中，Q(z)、S(z)是重复控制器的补偿器；系统的误差由输入误差和干扰误差组成，其可表达为如下形式：代...

【专利技术属性】
技术研发人员：游林儒，冯建宏，
申请(专利权)人：佛山市顺德区和而泰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：