【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制，涉及一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，尤其涉及一种基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法。
技术介绍
1、永磁同步电机由于具有高效率、高功率密度、结构简单等特点而被广泛应用于工业领域。为高效控制永磁同步电机，常借助电机的转速和位置信息构建闭环系统。转速和位置信息往往通过硬件传感器实时获取，但硬件设备会对成本、重量、可靠性等一系列指标造成负面影响，因此，不借助硬件传感器而是通过算法估算转速、位置信息以实现闭环控制，即无位置传感器控制策略，成为了目前的趋势。
2、传统的无位置传感器控制策略其控制框图如图1所示。外部输入的转速指令以及系统内实时反馈的转速、电流等数据量经由pi控制器的处理，输出电压信号指令至逆变单元。逆变单元输出等效的实际电压施加于永磁同步电机端部。整个过程中，需要实时的位置、转速、电流信息以保证闭环控制得以有效运行。可通过观测器估算获得电机的实际转速和位置信息，其在永磁同步电机低速运行时常采用高频电压注入法进行转速、位置观测，在中高速时则可采用开环磁链法、模型参考自适应法等方法进行观测。电流的实时信息则通过电流传感器获取。
3、相比采用位置传感器的控制策略，无位置传感器控制策略中各模块的耦合情况更为复杂，控制器和转速位置观测器互相关联，控制器参数整定的好坏会影响到转速位置观测器的参数整定过程，转速位置观测器的带宽也会反过来限制控制器的参数范围和系统的带载能力，因此无位置传感器控制策略对控制器的参数整定及系统鲁棒性提出了更高的要求。传统的pi控制器由于结构
技术实现思路
1、针对现有pi控制器在参数整定和鲁棒性等方面存在的不足，本专利技术提供一种基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，该方法可以在自动、快速地整定控制器参数的同时使系统具备良好的鲁棒性和跟踪性能。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，该方法包括采用基于lmi区域极点配置的控制器代替pi控制器为电机提供dq轴电压信号指令。
4、所述基于lmi区域极点配置的控制器具体如下：
5、以d轴状态空间方程的状态变量xd以及q轴状态空间方程的状态变量xq为输入，控制器的输出量则设计为：d轴电压信号指令vd＝kdxd-ωlqiq，q轴电压信号指令vq＝kqxq+ωldid；
6、其中，kd、kq是控制器的待整定参数，ω是电机的电角速度，ld、lq则分别为电机的d、q轴电感，id、iq分别为实际d轴电流、实际q轴电流；
7、采用区域极点配置的方式整定控制器参数kd、kq，从而将系统的极点限定在满足设计要求的区域内。
8、进一步的，所述d轴状态空间方程的状态变量xd选为实际d轴电流id与给定d轴电流的差值以及该差值的积分值
9、进一步地，所述q轴状态空间方程的状态变量xq选为实际q轴电流iq,实际转速ω与给定转速ω*的差值ω-ω*，以及该差值的积分值
10、进一步地，所述将系统的极点限定在满足设计要求的区域，该区域采用如下方式设计：在保证系统收敛的前提下，对系统的衰减率进行限定，即设定闭环极点负实部的最小值αmin、最大值αmax，以及对系统阻尼系数进行限定，即设定闭环极点与复平面原点连线的最大斜率不超过β，由此形成限定区域。
11、进一步地，将所述区域用线性矩阵不等式lmi描述，针对lmi区域，求解出合适的控制器参数使得状态矩阵满足判定定理，即可将系统极点限定于指定lmi区域，所述定理为：实矩阵a的特征根被限定在指定lmi区域的充要条件是存在正定的对称矩阵x满足其中是矩阵的kronecker乘积。
12、本专利技术的有益效果是：
13、(1)不同于pi参数整定对系统极点进行精确配置，本方案将系统的极点配置在合适区域内。由于模型的不精确性和各种扰动的存在，精确的极点配置难以真正实现，而若将极点配置在合适的区域内，系统也能具备一定的稳定性和动静态性能，且能拥有更多的系统设计自由度。
14、(2)本方案的控制器设计过程可编程，可实现自动化的参数整定过程，传统的基于pi控制器的无传感器控制策略，其pi控制器参数调试过程对工程经验、技巧的依赖性较高，而本方案的控制器实现起来则更为便捷。
15、(3)本方案相比传统的基于pi控制器的无位置传感器控制策略，能承受更大负载转矩波动，能更好地跟随时变的转速指令，在同等负载扰动下电机转速波动更小，观测器估算的转速、位置的波动也更小，具备更好的鲁棒性。
16、(4)相比传统的基于pi控制器的无位置传感器控制策略，本方案更易与参数辨识结合，做到周期性地自动更新控制器的参数，从而更好地应对不同工况下的参数变化问题，使系统具备更强的鲁棒性。
17、(5)无位置传感器控制策略中的控制器与转速位置观测器之间存在复杂的耦合关系，本方案的控制器拥有便捷的参数整定过程和良好的鲁棒性，有助于简化转速位置观测器的参数整定过程。
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1.一种基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，该方法包括采用基于LMI区域极点配置的控制器代替PI控制器为电机提供dq轴电压信号指令。
2.根据权利要求1所述的基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述基于LMI区域极点配置的控制器具体如下：
3.根据权利要求2所述的基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述d轴状态空间方程的状态变量xd选为实际d轴电流id与给定d轴电流的差值以及该差值的积分值
4.根据权利要求2所述的基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述q轴状态空间方程的状态变量xq选为实际q轴电流iq,实际转速Ω与给定转速Ω*的差值Ω-Ω*，以及该差值的积分值
5.根据权利要求2所述的基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述将系统的极点限定在满足设计要求的区域，该区域采用如下方式设计：在保证系统收敛的前提下，对系统的衰减率进行限定，即设定闭环极点负实部的最小值αmin、最大值αmax，以及对系
6.根据权利要求2所述的基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，将所述区域用线性矩阵不等式LMI描述，针对LMI区域，求解出合适的控制器参数使得状态矩阵满足判定定理，即可将系统极点限定于指定LMI区域，所述定理为：实矩阵A的特征根被限定在指定LMI区域的充要条件是存在正定的对称矩阵X满足其中是矩阵的Kronecker乘积。
7.一种基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制系统，其特征在于，包括控制器、电流传感器、转速位置观测器、逆变单元；所述的控制器采用如权利要求2所述方法中的基于LMI区域极点配置的控制器。
...【技术特征摘要】
1.一种基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，该方法包括采用基于lmi区域极点配置的控制器代替pi控制器为电机提供dq轴电压信号指令。
2.根据权利要求1所述的基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述基于lmi区域极点配置的控制器具体如下：
3.根据权利要求2所述的基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述d轴状态空间方程的状态变量xd选为实际d轴电流id与给定d轴电流的差值以及该差值的积分值
4.根据权利要求2所述的基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述q轴状态空间方程的状态变量xq选为实际q轴电流iq,实际转速ω与给定转速ω*的差值ω-ω*，以及该差值的积分值
5.根据权利要求2所述的基于极点区域匹配的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述将系...
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