【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁同步电机控制，尤其涉及一种永磁同步电机速度环控制方法及系统。
技术介绍
1、永磁同步电机具有结构简单，体积小、效率高、功率因数高等优点，成功应用于冶金行业(炼铁厂和烧结厂等)、陶瓷行业(球磨机)、橡胶行业(密炼机)、石油行业(抽油机)、纺织行业(倍捻机、细纱机)、电力储能调频等行业的中、低压电动机，并逐步积累设计和运行经验，逐步显示出其良好的节能减排效果。
2、目前，随着电力电子技术以及控制理论的发展，永磁同步电机的应用日益广泛。然而，在许多实际应用场景中，永磁同步电机的速度环控制依然面临挑战。尤其是在高精度控制和抗干扰性能方面，传统的控制策略往往难以满足需求。因此，设计一种具有高速度精度和抗干扰性能的永磁同步电机速度环控制方法及系统势在必行。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术提供了一种永磁同步电机速度环控制方法及系统，能够解决
技术介绍
中提到的问题。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案，一种永磁同步电机速度环控制方法，包括：
5、根据表贴式永磁同步电机的结构参数、电机内部参数误差以及负载扰动变化数据
6、预设有界变量，结合所述有界变量对所述表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程进行改进，并根据改进结果设计非线性扩展状态观测器；
7、获取表贴式永磁同步电机期望转速与实际转速的差值，并根据所述差值设计超螺旋积分滑模速度控制器，结合所述非线性扩展状态观测器作为补偿，对永磁同步电机速度进行控制。
8、作为本专利技术所述的永磁同步电机速度环控制方法的一种优选方案，其中：还包括：
9、所述非线性扩展状态观测器用于观测电机参数误差及负载扰动的扰动总集；
10、所述有界变量为总集扰动包括电机内部参数误差及负载扰动；
11、所述超螺旋积分滑模控制器，包含一个新的积分滑模面，用于降低滑模算法的抖震参数，并将所述非线性扩展状态观测器观测到的扰动总集前馈补偿到控制器中，抑制电机参数误差及负载扰动的控制性能损失。
12、作为本专利技术所述的永磁同步电机速度环控制方法的一种优选方案，其中：所述在同步旋转坐标系下建立表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程包括：
13、
14、其中，ud为d轴电压，uq为q轴电压；id为d轴电流，iq为q轴电流；ld是d轴电感，lq是q轴电感，表贴式永磁同步电机ld＝lq，δld是d轴电感误差，lq是q轴电感误差；r是电机定子电阻，δr是电机定子电阻误差；ωe是电子角速度，ωm是机械角速度；是磁链，是磁链误差；te是电磁转矩，tl是负载转矩；pn是极对数，j是转动惯量，δj是转动惯量误差；b是摩擦系数，b是摩擦系数误差。
15、作为本专利技术所述的永磁同步电机速度环控制方法的一种优选方案，其中：所述预设有界变量，结合所述有界变量对所述表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程进行改进包括：
16、预设有界变量为f，f为总集干扰，包括电机内部参数误差及负载扰动，通过使用观测器对其进行观测，对所述表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程进行改进如下：
17、
18、将电流分为可控电流和观测器补偿电流：
19、
20、其中，iqc是可控电流，iqf是观测器补偿电流。
21、作为本专利技术所述的永磁同步电机速度环控制方法的一种优选方案，其中：所述非线性扩展状态观测器包括：
22、
23、其中，e1和e2为扩展状态观测器的输入，e1是估计转速与实际转速的误差，e2是估计总集干扰与实际总集干扰的误差；z1、z2、z3、z4、z5、z6是观测器的非线性项，是其导数，其中即转速的估计值；即估计总集干扰；β1、β2、β3、β4、β5、β6是观测器的增益，g1(·)、g2(·)、g3(·)、g4(·)、g5(·)、g6(·)是观测器的非线性函数；sign(·)是符号函数，(·)为正时sign(·)＝1，(·)为负时sign(·)＝-1，(·)为零时sign(·)＝0；u1、u2是控制率。
24、作为本专利技术所述的永磁同步电机速度环控制方法的一种优选方案，其中：所述根据所述差值设计超螺旋积分滑模速度控制器包括：
25、定义ωref为期望转速，误差e＝ωref-ωm；
26、设计积分滑模面：
27、
28、其中，s为所设计滑模面；kp、ki是滑模面增益；
29、趋近率使用超螺旋算法：
30、
31、其中，为滑模面的导数；k1、k2是趋近率增益，且皆为正数；y是超螺旋算法中的积分项，为其导数；
32、定义新矢量z，求解k1、k2的具体取值范围：
33、
34、
35、z的导数表示为：
36、
37、设计李雅普诺夫函数：
38、v＝zpzt＝(λ1+4λ22)z12+z22-4λ2z1z2
39、其中，λ1、λ2是需要设计的参数；
40、
41、则：
42、
43、对于每一个对称和正定矩阵q＝qt＞0，方程atp+pa＝-q有一个唯一的对称和正定解p＝pt＞0；
44、只要控制增益满足λ2＞0,则p＞0,q＞0,v＞0,即系统渐近稳定。
45、作为本专利技术所述的永磁同步电机速度环控制方法的一种优选方案，其中：所述根据所述差值设计超螺旋积分滑模速度控制器，结合所述非线性扩展状态观测器作为补偿，对永磁同步电机速度进行控制包括：
46、设计超螺旋积分滑模速度控制器表示为：
47、
48、
49、其中，ξ为一个极小的正数。
50、一种永磁同步电机速度环控制系统，其特征在于，包括：模型建立模块、改进与设计模块以及控制模块，
51、模型建立模块，所述模型建立模块用于根据表贴式永磁同步电机的结构参数、电机内部参数误差以及负载扰动变化数据，在同步旋转坐标系下建立表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程；
52、改进与设计模块，所述改进与设计模块用于预设有界变量，结合所述有界变量对所述表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程进行改进，并根据改进结果设计非线性扩展状态观测器；
53、控制模块，所述控制模块用于获取表贴式永磁同步电机期望转速与实际转速的差值，并根据所述差值设计超螺旋积分滑模速度控制器，结合所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，还包括：
3.如权利要求2所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，所述在同步旋转坐标系下建立表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程包括：
4.如权利要求3所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，所述预设有界变量，结合所述有界变量对所述表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程进行改进包括：
5.如权利要求4所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，所述非线性扩展状态观测器包括：
6.如权利要求5所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，所述根据所述差值设计超螺旋积分滑模速度控制器包括：
7.如权利要求6所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，所述根据所述差值设计超螺旋积分滑模速度控制器，结合所述非线性扩展状态观测器作为补偿，对永磁同步电机速度进行控制包括：
8.一种永磁同步电机速度环控制系统，其特征在于，包括：模型建立模块、改进与设计模块以及控制模块，
...【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，还包括：
3.如权利要求2所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，所述在同步旋转坐标系下建立表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程包括：
4.如权利要求3所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，所述预设有界变量，结合所述有界变量对所述表贴式永磁同步电机数学模型和运动学方程进行改进包括：
5.如权利要求4所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，所述非线性扩展状态观测器包括：
6.如权利要求5所述的永磁同步电机速度环控制方法，其特征在于，所述根据所述差值设...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳慧珉，姚文正，祝子冲，梅磊，郗焕，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。