一种永磁同步电机转速控制方法

技术领域

本申请一般涉及高性能伺服控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机转速控制方法。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、效率高、调速范围广以及维护简便等特点，被广泛应用于现代高性能伺服控制系统中。在实际应用场景中，往往需要永磁同步电机具有较为稳定的输出转速。但由于不同场景下电机运行的环境工况复杂，会对电机运行产生较多的扰动，因此会影响电机的输出转速。为了消除上述影响，通常使用前馈补偿或扰动观测技术主动抑制扰动。以往的大量研究工作多使得控制算法较为复杂，带来一定的计算成本，而且依赖精确的模型参数。然而实际中，电机本体参数很难精确获得，且具体扰动形式多样并大量存在，这些都为前馈补偿与扰动观测带来了较大困难，进而导致电机转速控制效果较差。针对以上情况，如何提升电机转速控制效果已成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种控制转速恒定的效果更好的永磁同步电机转速控制方法。

具体技术方案如下步骤：

按照电机定子绕组产生正弦电动势、空间磁场按正弦分布；忽略磁场饱和影响；铁芯损耗与电机转子阻尼绕组忽略不计作为前提，建立所述电机在d、q旋转坐标系下的第一状态方程如下：

其中，i

根据所述第一状态方程，得到电机转子角速度的第一微分方程如下：

其中

根据所述第一微分方程，对应设计第一控制方程如下：

其中i

将

根据所述第二微分方程，得到控制率的第二控制方程如下：

其中，ω

根据所述第二控制方程，控制所述电机的转速，以完成对系统扰动影响的补偿。

作为本申请的进一步限定，所述将

获取扩张状态观测器偏差的动态方程如下：

其中定义/>

以

作为本申请的进一步限定，所述获取扩张状态观测器偏差的动态方程，包括如下步骤：

由所述第一微分方程，获得系统扰动的状态空间方程组如下：

其中定义电机的状态变量x

根据所述状态空间方程组，获取扩张状态观测器的状态方程组如下：

其中，z

由所述状态方程组和所述状态空间方程组，获取

作为本申请的进一步限定，所述以

根据所述扩张状态观测器的状态方程组，将所述状态方程组的所有极点设置在-ω

β

作为本申请的进一步限定，所述电机控制器增益k

其中，k、a、c均为设定常数。

本申请有益效果在于：

本方案通过建立所述电机在d、q旋转坐标系下的第一状态方程；根据所述第一状态方程，得到电机转子角速度的第一微分方程，其中在所述第一微分方程中仅包含有b一个具有电机本体参数的变量；之后又根据所述第一微分方程，对应设计了所述第一控制方程，并通过控制系统扰动的估计值与实际值之间的偏差在所述设定范围内，以得到所述第二微分方程，在所述第二微分方程中不再含有具有电机本体参数的变量，因而可以得到控制率的第二控制方程，所述第二控制方程中也就不再含有具有电机本体参数的变量。因此根据以上方法获得的用以控制电机转速的控制率的所述第二控制方程，不再受电机本体参数的影响。以其控制电机转速可以使电机转速保持恒定的效果更佳。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的永磁同步电机转速控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，为本实施例提供的一种永磁同步电机转速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:按照电机定子绕组产生正弦电动势、空间磁场按正弦分布；忽略磁场饱和影响；铁芯损耗与电机转子阻尼绕组忽略不计作为前提，建立所述电机在d、q旋转坐标系下的第一状态方程如下：

其中，i

S2:根据所述第一状态方程，得到电机转子角速度的第一微分方程如下：

其中

S3:根据所述第一微分方程，对应设计第一控制方程如下：

其中i

S4:将

S5:根据所述第二微分方程，得到控制率的第二控制方程如下：

其中，ω

S6:根据所述第二控制方程，控制所述电机的转速，以完成对系统扰动影响的补偿。

本方案通过建立所述电机在d、q旋转坐标系下的第一状态方程；根据所述第一状态方程，得到电机转子角速度的第一微分方程，其中在所述第一微分方程中仅包含有b一个具有电机本体参数的变量；之后又根据所述第一微分方程，对应设计了所述第一控制方程，并通过控制系统扰动的估计值与实际值之间的偏差在所述设定范围内，以得到所述第二微分方程，在所述第二微分方程中不再含有具有电机本体参数的变量，因而可以得到控制率的第二控制方程，所述第二控制方程中也就不再含有具有电机本体参数的变量。因此根据以上方法获得的用以控制电机转速的控制率的所述第二控制方程，不再受电机本体参数的影响。以其控制电机转速可以使电机转速保持恒定的效果更佳。

所述将

获取扩张状态观测器偏差的动态方程如下：

其中定义/>

以

所述获取扩张状态观测器偏差的动态方程，包括如下步骤：

由所述第一微分方程，获得系统扰动的状态空间方程组如下：

其中定义电机的状态变量x

根据所述状态空间方程组，获取扩张状态观测器的状态方程组如下：

其中，z

由所述状态方程组和所述状态空间方程组，获取

所述以

根据所述扩张状态观测器的状态方程组，将所述状态方程组的所有极点设置在-ω

β

其中在提升电机控制器对电机转速的保持能力的优选实施方式中，所述电机控制器增益k

其中，k、a、c均为设定常数。

根据电机控制器增益k

下面以如下具体实施过程进行说明：

步骤1、本实例永磁同步电机极对数n

步骤2、永磁同步电机采用矢量控制方法，首先利用坐标变换对电流进行解耦，然后分别对直轴电流和交轴电流进行控制。电流环采用PI控制，速度环采用基于扩张状态观测器的比例控制。

步骤3、调整扩张状态观测器参数ω

步骤4、实验过程中加入幅值为2

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。