【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于永磁同步电机控制，具体涉及一种永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法及系统。
技术介绍
1、永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,pmsm)具有高功率因素、高效率、动态响应快等优点，被广泛应用于电动汽车、机器人技术、航空等领域。近年来，为获得pmsm的高驱动性能，各种电机控制策略被开发研究，常见电机控制方法包括：协同控制、滑模变结构控制、模型预测控制等。这些控制技术一定程度上解决了pi控制问题，如对电机参数变化的不确定性和不准确建模的敏感性，但仍然是基于电机精确模型的控制方案。然而，控制器中初始模型的参数可能与实际电机参数不匹配，由此引发的参数扰动并不利于精确模型的提取。
2、为降低控制系统对于电机精确模型的依赖，无模型控制作为一种利用输入输出数据便可实现良好控制的方法被应用于电机控制。现有方法能够降低对电机精确模型的依赖，esmdo有效抑制了输出抖振，但抖振仍然存在。为实现pmsm在参数扰动下的良好控制性能，本文提出一种新颖的无模型协同控制(model-free synergetic control,mfsc)方法。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有技术的不足，提出一种永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法及系统，实现pmsm在参数扰动下的良好控制性能。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，包括以下步骤：
5、s2：基于协同控制理论，设置流形形式，并代入永磁同步电机非线性系统的收敛方程，获得永磁同步电机转速的协同控制模型；
6、s3：基于所述新型超局部模型以及所述协同控制模型，构建永磁同步电机矢量控制系统转速环的无模型协同控制规律；
7、s4：构建协同观测器，对所述无模型协同控制规律的未知部分进行估计，完成永磁同步电机无模型协同控制器的设计。
8、优选的，步骤s1中，构建永磁同步电机转速环的新型超局部模型的方法为：
9、基于永磁同步电机电磁转矩方程以及机械运动方程，获得参数摄动的永磁同步电机转速状态方程；
10、基于所述新型超局部模型理论，获得非线性、单输入单输出系统的超局部模型；
11、基于所述转速状态方程以及所述非线性、单输入单输出系统的超局部模型，获得永磁同步电机转速环的所述新型超局部模型，其中，所述新型超局部模型的公式如下：
12、
13、式中，α、β分别表示待设计的转速增益和定子电流增益；f表示电机系统的未知部分；ωe表示电机的电角速度；iq表示q轴电流分量。
14、优选的，构建所述电磁转矩方程的方法为：
15、基于d-q轴电流分量、d-q轴电感分量、d-q轴电压干扰量、定子电阻标称值以及永磁体磁链，获得d-q轴电压分量；
16、基于所述d-q轴电压分量，获得参数摄动的永磁同步电机电压方程；
17、基于所述电压方程，计算转子的有效磁链以及电磁转矩的摄动量；
18、基于所述转子的有效磁链、电磁转矩以及所述电磁转矩的摄动量，获得参数摄动的永磁同步电机所述电磁转矩方程。
19、优选的，获得所述d-q轴电压干扰量的方法为：
20、基于定子电阻、d轴电感摄动值、q永磁体磁链的变化量，获得所述d-q轴电压干扰量，计算公式如下：
21、
22、式中，δr、δld、δlq表示定子电阻、d轴电感和q轴电感的摄动值；δψf表示永磁体磁链的变化量；id、iq表示d-q轴电流分量；ωe表示电机的电角速度。
23、优选的，步骤s2中，获得永磁同步电机转速的协同控制模型的方法为：
24、基于增益常数、期望电角速度与测量电角速度的差值，设置所述流形形式，计算公式如下：
25、
26、式中，ψ表示流形；k1、k2表示增益常数；ξ表示期望电角速度与测量电角速度ωe的差值；
27、所述非线性系统的收敛方程，计算公式如下：
28、
29、式中，tsc表示时间常数；
30、将流形形式代入所述非线性系统的收敛方程，获得所述协同控制模型，计算公式如下：
31、
32、优选的，步骤s3中，所述无模型协同控制规律的公式如下：
33、
34、式中，α、β分别表示待设计的转速增益和定子电流增益；f表示电机系统的未知部分。
35、优选的，步骤s4中，构建所述协同观测器的过程为：
36、将所述新型超局部模型表示为：
37、
38、基于所述新型超局部模型的表示，获得系数矩阵、增益矩阵以及估计误差等于0的流形的表示，具体公式如下：
39、
40、
41、式中，a、b、c均为系数矩阵；m表示增益矩阵，m1和m2为增益系数，e1、e2分别表示速度观测误差和未知部分观测误差，表示观测转速；表示未知项观测；s表示估计误差等于0的流形；
42、基于所述系数矩阵、增益矩阵、时间常数以及估计误差等于0的流形，获得协同观测器系统的表示，具体公式如下：
43、
44、基于所述新型超局部模型的表示以及所述协同观测器系统的表示，获得估计未知部分的所述协同观测器，具体公式如下：
45、
46、式中，tso为估计未知部分协同观测器的时间常数。
47、本专利技术还提供一种永磁同步电机无模型协同控制器的设计系统，用于实现所述的方法，包括：新型超局部模型构建模块、协同控制模型构建模块、控制规律构建模块以及未知估计模块；
48、所述新型超局部模型构建模块，用于基于新型超局部模型理论，构建永磁同步电机转速环的新型超局部模型；
49、所述协同控制模型构建模块，用于基于协同控制理论，设置流形形式，并代入永磁同步电机非线性系统的收敛方程，获得永磁同步电机转速的协同控制模型；
50、所述控制规律构建模块，用于基于所述新型超局部模型以及所述协同控制模型，构建永磁同步电机矢量控制系统转速环的无模型协同控制规律；
51、所述未知估计模块，用于构建协同观测器，对所述无模型协同控制规律的未知部分进行估计，完成永磁同步电机无模型协同控制器的设计。
52、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：mfsc较pi控制、常规mfsmc具有更好速度响应、更好的电流谐波抑制效果和更强的鲁棒性，并且对于未知部分的估计无输出抖振。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，步骤S1中，构建永磁同步电机转速环的新型超局部模型的方法为：
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，构建所述电磁转矩方程的方法为：
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，获得所述d-q轴电压干扰量的方法为：
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，步骤S2中，获得永磁同步电机转速的协同控制模型的方法为：
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，步骤S3中，所述无模型协同控制规律的公式如下：
7.根据权利要求1所述的永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，步骤S4中，构建所述协同观测器的过程为：
8.一种永磁同步电机无模型协同控制器的设计系统，用于实现权利要求1-7所述的方法，其特征在于，包括
...【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，步骤s1中，构建永磁同步电机转速环的新型超局部模型的方法为：
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，构建所述电磁转矩方程的方法为：
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机无模型协同控制器的设计方法，其特征在于，获得所述d-q轴电压干扰量的方法为：
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机无模型协同控制器的...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏长银，王晓东，马强，李智，聂金泉，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
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。