【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及电机调速控制领域，具体涉及一种基于条件干扰补偿的电机调速控制方法、系统和装置。
技术介绍
0、
技术介绍
：
1、永磁同步电机具有结构简单、高效率、高功率密度以及高转矩电流比等优点，并因此成为了电力装备、新能源汽车以及机器人等领域中不可或缺的一部分。但由于永磁同步电机自身具有很强的非线性且易受干扰的影响，其难以获得让人满意的鲁棒性。目前，以自抗扰控制为代表的二自由度电机调速控制算法已经被用于提升永磁同步电机的鲁棒性，但由于其对干扰的认识与处理存在局限性，即认为干扰一直是有害的并对干扰加以完全的抑制，导致永磁同步电机的鲁棒性提升有限并损害了永磁同步电机的动态性能与调速精度。因此，迫切需要设计一个可以对扰动进行细致分析与合适处理的二自由度电机调速控制算法及其相对应的系统与装置，从而在保证永磁同步电机动态性能与调速精度的基础上，进一步地改善永磁同步电机的鲁棒性。
技术实现思路
0、
技术实现思路
：
1、为了解决上述现有技术中的不足，即无法在保证永磁同步电机动态性能与调速精度的前提下显著提升永磁同步电机的鲁棒性，本专利技术提出了一种基于条件干扰补偿的永磁同步电机调速控制方法、系统和装置。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于自适应条件干扰补偿的永磁同步电机调速控制方法，该方法包括：
3、步骤一，建立永磁同步电机在d-q旋转坐标下的数学模型，并定义所需的状态变量；
4、步骤二，基于永磁同步电机的数学模型，使用广义超螺旋滑
5、步骤三，利用广义超螺旋扩张状态观测器的干扰估计值设计自适应条件干扰补偿调节器；
6、步骤四，使用互补的非光滑函数与积分项设计“非光滑-积分”控制器；
7、步骤五，把自适应条件干扰补偿调节器的输出与“非光滑-积分”控制器的输出相结合，得到最终的复合控制器。
8、进一步，所述步骤一中，永磁同步电机在d-q旋转坐标下的数学模型为：
9、
10、其中，ω是以rad/s为单位的转子角速度，n是以rpm为单位的转子角速度，j表示转动惯量，pn表示电机的极对数，ψf表示转子磁链，iq表示定子q轴电流，b表示粘滞摩擦系数，te表示电磁转矩，tl表示负载转矩。为便于调速控制方法的设计，该模型还被进一步地表示为：
11、
12、其中，是q轴定子电流参考值，c1为(1.5pnψf0)/j0，集总扰动d为此外，还有j＝j0+δj以及ψf＝ψf0+δψf。δj和δψf分别用于表示转动惯量j和转子磁链ψf的参数不确定性，而j0和ψf0则用于分别表示转动惯量j和转子磁链ψf的标称值大小。
13、进一步，所述步骤二中，广义超螺旋扩张状态观测器具体地设计为：
14、
15、其中，是电机转子的转速估计值，是电机转子的角加速度估计值，为电机转子的转速估计误差函数具体表示为观测器参数满足0＜λ＜1，θ＞1。此外，k1,k2和k3为可以调节的观测器增益。
16、广义超螺旋扩张状态观测器的创新之处在于：使用连续的广义非光滑函数完全地替代了常见于非线性扩张状态观测器中的非连续符号函数，不仅避免了高频抖振现象，还提高了观测器的收敛速度。
17、进一步，所述步骤二中，使用广义超螺旋扩张状态观测器中的电机转子角加速度估计值来间接地得到集总扰动估计值，即：
18、
19、其中，表示集总扰动估计值，表示由广义超螺旋扩张状态观测器所得到的电机转子角加速度估计值，c1等于(1.5pnψf0)/j0，且pn为永磁同步电机的极对数，ψf0为永磁体所产生的一个相位的最大磁链ψf的标称值，j0为转动惯量j的标称值。
20、该创新性做法的优势在于：能够简化广义超螺旋扩张状态观测器的参数设计，并同时使得广义超螺旋扩张状态观测器能够对电机转子转速做出快速且准确的估计。
21、进一步，所述步骤三中，设计了一个全新的自适应增益，其为：
22、
23、其中，eω表示电机转子的转速误差ω-ωr，为自适应增益的可调节参数，atan(·)表示反正切函数。
24、该自适应增益的创新之处在于：能够依据电机转子的转速误差来分析集总扰动的可用程度并从而对自适应条件干扰补偿调节器的输出进行实时调节，以实现对集总扰动的合适处理，有效地抑制了传统条件干扰补偿调节器所存在的高频抖振现象并保证了电机的调速精度。
25、进一步，所述步骤三中，自适应条件干扰补偿调节器具体地设计为：
26、
27、其中，u1表示自适应条件干扰补偿调节器的输出，τ(eω)为自适应增益为非线性函数，eω为电机转子的转速误差ω-ωr，χ∈(0，1)表示足够小的正常数。
28、自适应条件干扰补偿调节器的创新之处在于：能对集总扰动的特性加以分析，然后再对集总扰动加以合适的处理，即对有害扰动加以合理的补偿而对有利扰动加以合理的利用，进而在保证永磁同步电机出色的动态性能与调速精度的前提下，显著地提升了永磁同步电机的鲁棒性。
29、进一步，所述步骤三中，非线性函数具体设计为：
30、
31、其中，χ∈(0，1)表示足够小的正常数。
32、该非线性函数的创新之处在于：能够根据电机转子的转速误差eω。以及集总扰动估计值计算出的正负符号。此外，由于该非线性函数具有连续性，因此有效避免了使用不连续切换函数所带来的的抖振问题。
33、进一步，所述步骤四中，“非光滑-积分”控制器具体地设计为：
34、
35、其中，u2表示“非光滑-积分”控制器的输出，0＜η＜1，r1和r2为控制器的可调节参数。
36、“非光滑积分”控制器的创新之处在于：使用了一对互补的连续非光滑函数来同时对大转速误差与小转速误差加以处理，不仅使得永磁同步电机可以对转速指令做出更快的响应，即加快了转速误差的收敛，还避免了传统非连续符号函数所导致的高频抖振现象，保障了永磁同步电机的调速精度。
37、进一步，所述步骤五中，复合控制器可以表示为：
38、
39、第二方面，本专利技术提供了一种基于自适应条件干扰补偿的永磁同步电机调速控制系统，该系统包括：
40、广义超螺旋扩张状态观测器模块，用于实时地估计永磁同步电机的转子转速以及永磁同步电机所受到的集总扰动；
41、自适应条件干扰补偿调节器模块，包括扰动特性指示器、干扰处理器以及自适应增益等三个子模块，用于实现对集总扰动进行细致的分析，并依据相应的分析结果对集总扰动加以处理，即对有害扰动加以适当的补偿而对有利扰动加以适当的利用；
42、“非光滑-积分”控制器模块，包括两个互补的非光滑函数以及一个积分项，用于和自适应条件干扰补偿调节器模块一同实现对于永磁同步电机转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种条件干扰补偿的电机调速控制方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，所述步骤二中，广义超螺旋扩张状态观测器为：
3.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，所述步骤二中，使用广义超螺旋扩张状态观测器中的电机转子角加速度估计值来间接地得到集总扰动估计值，即：
4.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，所述步骤三中，设计了一个全新的自适应增益，其为：
5.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，所述步骤三中，自适应条件干扰补偿调节器为：
6.根据权利要求5所述的调速控制方法，其特征在于，所述非线性函数为：
7.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，所述步骤四中，“非光滑-积分”控制器为：
8.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，所述步骤五中，复合控制器为：
9.一种基于自适应条件干扰补偿的永磁同步电机调速控制系统，其特征在于，包括如下模块：
10.一种基于自适应条件干扰补偿的永磁同步电机
...【技术特征摘要】
1.一种条件干扰补偿的电机调速控制方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，所述步骤二中，广义超螺旋扩张状态观测器为：
3.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，所述步骤二中，使用广义超螺旋扩张状态观测器中的电机转子角加速度估计值来间接地得到集总扰动估计值，即：
4.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，所述步骤三中，设计了一个全新的自适应增益，其为：
5.根据权利要求1所述的调速控制方法，其特征在于，...
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。