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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机控制,尤其涉及一种基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统。
技术介绍
1、永磁同步电机具有转矩密度高、功率密度高、易于控制等优点。因此它广泛应用于机器人手臂、电动车辆、航空航天等领域。模型预测电流控制系统因其优越的动态性能被广泛应用于永磁同步电机控制领域。但该系统面对运行工况复杂、性能要求高的应用场合,仍存在对参数失配敏感的问题。
2、由于永磁同步电机控制系统通过数学模型进行建立,因此对控制器内参数与电机实际参数的匹配程度要求较高,电感作为电流变化速度密切相关的参数,模型中的电气与真实电机电器参数是否相同关系模型预测电流控制的性能。控制器内电气参数与电机的实际参数失配,价值函数寻优就会出现偏差,导致最优电压矢量的选取错误,影响控制性能。目前主要的几类提高参数鲁棒性的方法或计算负担大、或结构复杂、或辨识速度慢、或多参数辨识互相耦合。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析,本专利技术实施例旨在提供一种基于增量式最小二乘法的永磁同步电机的控制系统,用以解决现有计算负担大、或结构复杂、或辨识速度慢、或多参数辨识互相耦合的问题。
2、一方面,本专利技术实施例提供了一种基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,具体包括:
3、电流传感器,用于获取同步电机kts时刻和(k-1)ts时刻的三相电流;
4、增量电流计算模块,用于基于所述三相电流得到dq轴坐标系下的kts时刻增量电流;
5、增量电流预测模块,用于根据所述k
6、pi控制器,用于获得q轴给定电流值iqref;
7、价值函数计算模块,用于基于所述q轴给定电流值iqref、d轴给定电流值idref、不同电压矢量对应(k+2)ts时刻的预测增量电流δid(k+2)和δiq(k+2),进行价值计算;
8、最优电压矢量选择模块,用于选择最小价值对应的最优电压矢量;
9、逆变器,用于将所述最优电压矢量输出给所述永磁同步电机。
10、可选地,所述增量电流计算模块执行下述流程得到kts时刻增量电流:
11、根据获取的同步电机kts时刻和(k-1)ts时刻的三相电流经过clarke、park变换得到dq轴坐标系下的坐标id(k)、iq(k);
12、将kts时刻和(k-1)ts时刻获得的id(k)、iq(k)、id(k-1)、iq(k-1)分别作差后获得kts时刻增量电流δid(k)和δiq(k)。
13、可选地,所述增量电流预测模块执行下述流程,具体包括:
14、根据kts时刻增量电流δid(k)和δiq(k),建立kts时刻同步电机电流预测模型;
15、基于kts时刻预测模型,得到(k+1)ts时刻预测增量电流;
16、根据预测增量电流建立(k+1)ts时刻实际参数下的预测增量电流;
17、获取(k+1)ts时刻的预测增量电流误差;
18、基于所述(k+1)ts时刻的预测增量电流误差,利用增量式最小二乘法得到连续时刻增量电压和增量电流误差;
19、根据得到的连续时刻增量电压和增量电流误差,以及(k+1)ts时刻的增量电流和延迟补偿得到(k+2)ts时刻的预测增量电流。
20、可选地,还包括位置传感器,用于获取同步电机kts时刻电机转子位置角度;
21、所述pi控制器,基于电机电角速度,转速给定值ωref计算后得到q轴给定电流值iqref;d轴给定电流值idref为0;所述电机电角速度根据电机转子位置角度进行微分得到。
22、可选地,所述获取(k+1)ts时刻的预测增量电流误差包括:
23、根据(k+1)ts时刻预测增量电流,得到实际参数下(k+1)ts时刻预测增量电流为:
24、
25、其中,δidmotor(k+1)和δiqmotor(k+1)是从时刻k到时刻(k+1)的实际d轴和q轴增量电流;lsmotor是电机的实际电感;δid(k)和δiq(k)是(k-1)ts时刻到kts时刻的d轴和q轴增量电流;rsmotor是电机的实际定子电阻;ψfmotor是电机的实际转子磁链;ωp(k)是电角速度。
26、当实际参数与模型参数不匹配时,得到(k+1)ts时刻的预测增量电流误差。
27、可选地,所述利用增量式最小二乘法得到连续时刻增量电压和增量电流误差,具体包括:
28、采用增量式最小二乘法对kts时刻预测增量电流误差进行变换,得到:
29、
30、其中,m为电感误差实际值;δud(k-1)是从时刻(k-2)ts到时刻(k-1)ts的d轴增量电压;ξ(k)为高斯噪声;
31、基于变换后的kts时刻预测增量电流误差得到连续时刻都增量电压和增量电流误差:
32、
33、其中,δu(k-1)是由时刻ts(k-1)和时刻ts(k)之间的增量电压形成的矩阵。e(k)是由时刻ts(k-1)和ts(k)间的增量电流误差形成的矩阵。
34、可选地,所述根据得到的连续时刻增量电压和增量电流误差,以及(k+1)ts时刻的增量电流和延迟补偿得到(k+2)ts时刻的预测增量电流包括:
35、根据连续时刻增量电压和增量电流误差,得到在kts时刻误差最小时电感误差m的估计值为:
36、
37、其中,为kts时刻的增量电流预测误差,δud(k-1)是从时刻(k-2)ts到时刻(k-1)ts的d轴增量电压,为(k-1)ts时刻m的估计值;
38、根据延迟补偿后的增量电流以及电感误差m的估算值,得到(k+2)ts时刻的预测增量电流。
39、可选地,所述根据延迟补偿后的增量电流以及电感误差m的估算值,得到(k+2)ts时刻的预测增量电流包括:
40、根据kts时刻增量电流进行延迟补偿得到(k+1)ts时刻的增量电流;
41、根据(k+1)ts时刻的增量电流以及电感误差m经过增量电流预测模型得到(k+2)ts时刻的预测增量电流。
42、可选地,所述基于所述q轴给定电流值iqref、d轴给定电流值idref、不同电压矢量对应(k+2)ts时刻的预测增量电流δid(k+2)和δiq(k+2),进行价值计算包括:
43、基于q轴给定电流值iqref、d轴给定电流值idref、得到给定增量电流δidref和δiqref;
44、利用下述增量电流误差价值函数得到不同电压矢量对应的价值:
45、gf=|δiqref-δiq(k+2)|+|δidref-δid(k+2)|
46、其中f=0,1,2,…,6,7,代表8个不同的电压矢量。
47、可选地,所述逆变器为两电平三相逆变器。
48、另一方面,与现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述增量电流计算模块执行下述流程得到kTs时刻增量电流:
3.根据权利要求1或2所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述增量电流预测模块执行下述流程,具体包括:
4.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,还包括位置传感器,用于获取同步电机kTs时刻电机转子位置角度;
5.根据权利要求3所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述获取(k+1)Ts时刻的预测增量电流误差包括:
6.根据权利要求3所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述利用增量式最小二乘法得到连续时刻增量电压和增量电流误差,具体包括:
7.根据权利要求6所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述根据得到的连续时刻增量电压和增量电流误差,以及(k+1)Ts时刻的增量
8.根据权利要求7所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述根据延迟补偿后的增量电流以及电感误差M的估算值,得到(k+2)Ts时刻的预测增量电流包括:
9.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述基于所述q轴给定电流值iqref、d轴给定电流值idref、不同电压矢量对应(k+2)Ts时刻的预测增量电流Δid(k+2)和Δiq(k+2),进行价值计算包括:
10.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述逆变器为两电平三相逆变器。
...【技术特征摘要】
1.一种基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述增量电流计算模块执行下述流程得到kts时刻增量电流:
3.根据权利要求1或2所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述增量电流预测模块执行下述流程,具体包括:
4.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,还包括位置传感器,用于获取同步电机kts时刻电机转子位置角度;
5.根据权利要求3所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述获取(k+1)ts时刻的预测增量电流误差包括:
6.根据权利要求3所述的基于永磁同步电机增量电流预测的电机控制系统,其特征在于,所述利用增量式最小二乘法得到连续时刻增量电压和增量电流误...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘正宇,栗书兢,吴想,张毅鹏,施海潮,崔臣君,
申请(专利权)人:北京机械设备研究所,
类型:发明
国别省市:
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