一种电机驱动系统分数阶建模与辨识方法及其应用技术方案

本发明专利技术属于电机建模相关技术领域，其公开了一种电机驱动系统分数阶建模与辨识方法及其应用，包括以下步骤：(1)建立PMSM伺服系统电磁环节的分数阶传递函数模型；同时，建立逆变器非线性sigmoid函数模型，并确认sigmoid函数模型的未知参数；基于的sigmoid函数模型对逆变器非线性进行初步补偿，进而得到新的sigmoid函数模型，再确认新的sigmoid函数模型中的参数；(2)基于得到的sigmoid函数模型获得d

【技术实现步骤摘要】
一种电机驱动系统分数阶建模与辨识方法及其应用


[0001]本专利技术属于电机建模相关
，更具体地，涉及一种电机驱动系统分数阶建模与辨识方法及其应用。

技术介绍

[0002]伺服驱动和永磁同步电机已经广泛应用于许多工业领域，如数控机床、电动汽车、机器人。PMSM的参数对于控制器参数的整定至关重要，其参数也是观测器设计所必需的，比如基于模型信息的扩张状态观测器(ESO)。此外，模型预测电流控制(MPCC)是永磁同步电机(PMSM)驱动的一种高性能控制策略，该控制策略非常依赖于PMSM的参数。
[0003]为了获得PMSM的参数，一些研究人员做了非常有意义的研究。然而大部分研究针对PMSM模型及其参数辨识方法，对于PMSM伺服系统的电磁模型不够细致。PMSM伺服系统的真实电磁模型需要进一步研究。
[0004]在传统的控制策略中，PMSM的模型是整数阶的。然而，由于电感实际外特性的分数阶特点，PMSM的整数阶模型是不准确的。伺服驱动器通常使用高频PWM调制，因此可以将其定义为典型的时变非线性系统。用整数阶的传递函数来表示非线性特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动系统分数阶建模与辨识方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)建立PMSM伺服系统电磁环节的分数阶传递函数模型，所述分数阶传递函数模型的数学表达式为：式中，Kv是从电压标幺值到实际输出电压的转换因子；τ是数字系统延时；R
s
为电阻，其包含永磁同步电机、逆变器以及电路的电阻；L为永磁同步电机电感；s是拉氏算子；λ为分数阶阶次；a0＝L；b0＝R
s
；同时，建立逆变器非线性sigmoid函数模型，sigmoid函数模型的表达式为：式中，K是与电压误差常数相关的参数，A是与逆变器特性相关的参数，i
xs
为电机相电流，x＝a,b,c表示电机a、b、c中任意一相；基于d轴参考电压和d轴的电流i
d
的曲线、采用粒子群算法计算d轴参考电压和相电流的关系式中的参数，也就获得了sigmoid函数模型的表达式中的未知参数；基于确认参数后的sigmoid函数模型对逆变器非线性进行初步补偿，进而获得d轴参考电压U
d1
和参考电流i
d1
的关系曲线，并基于d轴参考电压U
d1
和参考电流i
d1
的关系曲线及sigmoid函数模型对sigmoid函数模型进行校准，得到新的sigmoid函数模型；基于新的sigmoid函数模型获得电压误差补偿点，进而采用粒子群算法确认新的sigmoid函数模型中的参数；(2)基于得到的sigmoid函数模型获得d
‑
q轴电压和电流的线性区域，在得到的线性区域对对d
‑
q轴进行电流采样，基于采样得到的数据来计算得到所述分数阶传递函数模型中的未知参数。2.如权利要求1所述的电机驱动系统分数阶建模与辨识方法，其特征在于：依次对所述分数阶传递函数模型进行反拉普拉斯变化及近似，得到：y(t)＝U
T
NED
‑1ψ
M
(t)式中，U为输入矩阵，D＝(a0+b0F
λ
)，N＝KvF
λ
，E为延时矩阵，是时间常数τ的函数，F
λ
为块脉冲操作矩阵，是分数阶阶次λ的函数，在积分区间[0,T)，ψ
M
(t)为：其中，t为时间变量，j为整数，式中，M为E和F
λ
的维度。3.如权利要求2所述的电机驱动系统分数阶建模与辨识方法，其特征在于：d轴参考电压和相电流的关系为：
式中，D表示电压采样测量的电压漂移，R
A
为电磁环节电阻。4.如权利要求2所述的电机驱动系统分数阶建模与辨识方法，其特征在于：基于得到的D(i
xs
)计算出逆变器非线性造成的误差电压D(i
as
),D(i
bs
),D(i
cs
)，该误差电压D(i
as
),D(i
bs
),D(i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗映，甘贺，王少华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：