【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交流永磁同步电机控制领域，特别涉及一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机电流环无模型控制方法。
技术介绍
1、永磁同步电机被广泛应用于电液伺服系统中，大多采用三环控制结构，内环为电流环，外环为速度环和位置环。传统的伺服驱动器的速度和电流控制器采用pid控制器，但是pid控制器只能用来控制低阶、线性、时不变的系统。对于电液伺服系统这种高阶、非线性、时变的系统pid控制器控制不能实现最优控制，不能满足电液伺服控制系统的高刚性、高响应、高精度的应用需求。为保证对位置和速度指令的快速跟踪，要求电流环具有快速准确的电流控制精度，电流环的控制精度影响整个控制装置的性能。
技术实现思路
1、为解决上述不足之处，本专利技术提供了一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机电流环无模型控制方法，以提高电流环的性能。
2、本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
3、一种永磁同步电机电流环无模型控制方法，包括以下步骤：
4、根据超局部模型构建电流环超局部模型；
5、利用扩张状态观测器在线实时估计系统总扰动；
6、通过扩张状态观测器，利用电流参考值及其估计值和系统总扰动估计值获得电压参考值；
7、采用改进的樽海鞘群算法对扩张状态观测器的参数进行整定，获取并更新扩张状态观测器的最优参数，重新估计系统总扰动，进而得到最终的电压参考值；
8、利用电流环超局部模型，基于系统总扰动和电压参考值实现对永磁同步电机电流环的无模
9、所述电流环超局部模型为：
10、
11、其中，is是定子电流的d-q轴分量，fs是系统的总扰动，α为比例因子，us是定子电压的d-q轴分量。
12、所述利用扩张状态观测器在线实时估计系统总扰动，具体为：
13、
14、其中，es(k)为电流误差值，为k时刻的电流估计值，is(k)为k时刻的电流参考值，tsc为采样周期，是k时刻fs(k)的估计值，ω0为系统带宽。
15、所述通过扩张状态观测器，利用电流参考值及其估计值和系统总扰动估计值获得电压参考值，具体为：
16、
17、其中，us*(k)为k时刻电压参考值，is*(k+1)为k+1时刻电流参考值。
18、所述采用改进的樽海鞘群算法对扩张状态观测器的参数进行整定，寻找最优参数，具体为：
19、改进后的第i个樽海鞘的第d维的位置初始化表达式为：
20、
21、其中，为第d维中第i个樽海鞘的位置，rnumi为由1到n的整数数组随机打乱后的第i个值，ubd是第d维位置的上界，lbd是第d维位置的下界，n为种群个数；
22、使用黄金正弦算法更新领导者位置，新的领导者更新表达式为：
23、
24、其中，r1、r2为随机数。r1∈[0,2π]，决定了位置更新方向；r2∈[0,π]，决定了个体的移动距离，m1、m2均为参数，fd为食物位置；
25、新的追随者更新表达式为：
26、
27、
28、其中，w(t)为t次迭代时的依赖因子，tmax为最大迭代次数，n为衰减因子，范围[0,1]，0表示不衰减，1表示至迭代结束时依赖因子为0。
29、一种永磁同步电机电流环无模型控制系统，包括：
30、模型构建模块，用于根据超局部模型构建电流环超局部模型；
31、扩张状态观测器，用于在线实时估计系统总扰动，并利用电流参考值及其估计值和系统总扰动估计值获得电压参考值；
32、参数更新模块，用于采用改进的樽海鞘群算法对扩张状态观测器的参数进行整定，获取并更新扩张状态观测器的最优参数，重新估计系统总扰动，进而得到最终的电压参考值；
33、电机控制模块，用于利用电流环超局部模型，基于系统总扰动和电压参考值实现对永磁同步电机电流环的无模型控制。
34、本专利技术具有以下有益效果及优点：
35、1.在电机运行过程中参数变化对系统造成影响，采用无模型控制方法能有效弱化电流对于精确数据模型的要求，保证电流能够准确、快速地跟踪响应值。
36、2.在电流无模型控制中，通过引入扩张状态扩张器估计系统总扰动，利用系统的输出，保证电流能够准确、快速地跟踪响应值。
37、3.在电流环控制过程中，由于系统存在一拍延迟，通过使用k+1时刻的电流估计值和总扰动估计值，计算k时刻的电压参考值将更准确，保证电流能够准确、快速地跟踪响应值。
38、4.在电流环无模型控制过程中，采用改进的樽海鞘群算法根据适应度函数寻找最优位置参数，自动整定扩张状态观测器参数，保证电流能够准确、快速地跟踪响应值。
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1.一种永磁同步电机电流环无模型控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机电流环无模型控制方法，其特征在于，所述电流环超局部模型为：
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机电流环无模型控制方法，其特征在于，所述利用扩张状态观测器在线实时估计系统总扰动，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机电流环无模型控制方法，其特征在于，所述通过扩张状态观测器，利用电流参考值及其估计值和系统总扰动估计值获得电压参考值，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机电流环无模型控制方法，其特征在于，所述采用改进的樽海鞘群算法对扩张状态观测器的参数进行整定，寻找最优参数，具体为：
6.一种永磁同步电机电流环无模型控制系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机电流环无模型控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机电流环无模型控制方法，其特征在于，所述电流环超局部模型为：
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机电流环无模型控制方法，其特征在于，所述利用扩张状态观测器在线实时估计系统总扰动，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种永磁同步...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈猛，成立兴，张兆中，王广宇，任维友，韩洋洋，
申请(专利权)人：沈阳中科数控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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