基于不等式约束的永磁同步电机鲁棒控制方法技术

本发明专利技术公开了基于不等式约束的永磁同步电机鲁棒控制方法，包括以下几个步骤：S1：基于拉格朗日能量法永磁同步电机动力学模型，再构造一个状态转换函数，该函数去除输出永磁同步电机状态变量中的约束区域；S2：考虑系统中的不确定性，在动力学模型中引入不确定性参数；S3：基于该模型提出了一种新的鲁棒控制器，以获得更稳定的永磁同步电机控制效果；S4：对设计的鲁棒控制器进行稳定性分析，并证明该控制器能保证一致有界性和一致极限有界性的要求；S5：使用快速控制器原型CSPACE和实际永磁同步电机平台进行仿真和实验验证，在永磁同步电机上采用所设计的控制器，将获得更优异的动态性能，安全性能大大提高。安全性能大大提高。安全性能大大提高。

【技术实现步骤摘要】
基于不等式约束的永磁同步电机鲁棒控制方法


[0001]本专利技术涉及电机与控制
，具体为基于不等式约束的永磁同步电机鲁棒控制方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机(PMSM)因其结构简单、效率高而广泛应用于冶金、陶瓷、石油等行业。
[0003]与异步电机相比，永磁同步电机不需要无功励磁电流，因此效率高，功率因数高。同时，与标准同步电动机相比，它节省了励磁装置，提高了效率，简化了结构。此外，它没有直流电机的缺点，如电刷和换向器。近年来，随着机器人工业的发展，永磁同步电机矢量控制系统可以实现了大范围、高动态性能和高精度的速度控制，因此受到了国内外的广泛关注。
[0004]影响永磁同步电机的关键因素是外部干扰和不确定性，它们都是时变和未知的。例如，相电阻矩和惯性矩的变化，电枢反应的非线性，使得高性能的轨迹跟踪控制成为一项艰巨的任务。
[0005]同时，在实际应用中，由于扰动的存在，永磁同步电机可能会超出电机的工作边界，这不仅会影响电机的性能和寿命，还会危及工人的安全，因此我们需要限制永磁同步电机的工作范围，但这样也会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于不等式约束的永磁同步电机鲁棒控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：S1：基于拉格朗日能量法永磁同步电机动力学模型，再构造一个状态转换函数，该函数去除输出永磁同步电机状态变量中的约束区域，并将约束状态变量转换为无约束状态变量，最后建立一个新的永磁同步电机动力学模型；S2：考虑系统中的不确定性，在动力学模型中引入不确定性参数，将参数矩阵分为标称部分和不确定性部分，并确定所有不确定性的上界；S3：基于该模型提出了一种新的鲁棒控制器，以获得更稳定的永磁同步电机控制效果，并最大限度地减小轨迹跟踪误差；S4：对设计的鲁棒控制器进行稳定性分析，并证明该控制器能保证一致有界性和一致极限有界性的要求；S5：使用快速控制器原型CSPACE和实际永磁同步电机平台进行仿真和实验验证。2.根据权利要求1所述的基于不等式约束的永磁同步电机鲁棒控制方法，其特征在于，所述S1中采用FOC(磁场定向控制)技术对永磁同步电机进行动态建模，公式如下：其中W(
·
)为惯性矩阵，F(
·
)是摩擦矢量和其他干扰或测量噪声，C(
·
)表示离心力/科里奥利力矩阵，G(
·
)代表重力矩阵，u(t)表示广义力矢量，t∈R表示时间，x(
·
)∈Rn表示广义坐标，代表广义加速度。3.根据权利要求1所述的基于不等式约束的永磁同步电机鲁棒控制方法，其特征在于，所述S1中由于在实际过程中，受结构限制和安全考虑，需要限制电机的运动范围，将构造一个状态转换函数，该函数删除输出状态变量中的约束区域，并将约束状态变量转换为无约束状态变量，步骤如下：由于机械结构和工程安全的因素，在实际工程中，需要将电机的旋转范围q限制在qm和qm之间，即：q
m
＜q＜q
M
其中qM表示状态变量q的上界，qM表示q的下界，不等式状态约束设计为：其中qM表示状态变量q的上界，qM表示q的下界，不等式状态约束设计为：θ、和分别表示无状态约束下的转子角位移、角速度和角加速度，θ
d
表示预期转子角位移。因此，θ
‑→
θ
d
当q
‑→
q
d
，θ
‑→‑
∞当q
‑→
q
m
，θ
‑→
+∞当q
‑→
q...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹浩庭，甄圣超，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：