一种永磁同步电机自适应超螺旋滑模控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115051607A(43)申请公布日2022.09.13(21)申请号202210529616.2(51)Int.Cl.(22)申请日2022.05.16H02P21/00(2016.01)H02P21/05(2006.01)(71)申请人国网黑龙江省电力有限公司伊春供H02P21/13(2006.01)电公司H02P21/18(2016.01)地址153000黑龙江省伊春市伊春区制材H02P25/022(2016.01)办保安街（通河路135号）H02P6/08(2016.01)申请人哈尔滨工业大学H02P6/34(2016.01)国家电网有限公司G05B13/04(2006.01)(72)发明人张昆鹏许铁王瑶林欣魄张世强徐睿琦李博厚秦忠磊孔德山刘壮沈肖宁刘健行(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213专利代理师张利明权利要求书4页说明书12页附图9页(54)发明名称一种永磁同步电机自适应超螺旋滑模控制方法(57)摘要一种永磁同步电机自适应超螺旋滑模控制方法，属于电机控制技术领域。解决了现有永磁同步电机在抗干扰的自适应控制过程中存在抖振的问题。本发明建立永磁同步电机数学模型，并根据永磁同步电机数学模型建立高增益滤波观测器；利用高增益滤波观测器观测系统中的集总扰动，将观测的集总扰动前馈到模转速环自适应超螺旋滑控制器；转速环自适应超螺旋滑模控制器利用观测的集总扰动和永磁同步电机的机械转速与目标定值的误差，获得使误差收敛到0的电流参考值；电流环自适应超螺旋滑模控制器获取使电机定子电流跟踪到给定值的电压控制信号，实现永磁同步电机自适应超螺旋滑模控制。本发明适用于电机控制。CN115051607ACN115051607A权利要求书1/4页1.一种永磁同步电机自适应超螺旋滑模控制方法，其特征在于，包括：步骤一、建立永磁同步电机数学模型，并根据永磁同步电机数学模型建立高增益滤波观测器；步骤二、利用高增益滤波观测器观测系统中的集总扰动，将观测的集总扰动前馈到转速环自适应超螺旋滑模控制器；步骤三、转速环自适应超螺旋滑模控制器利用观测的集总扰动和永磁同步电机的机械转速ω与目标定值ω*的误差ω*‑ω，获得使误差ω*‑ω收敛到0的电流环q轴的参考值步骤四、电流环自适应超螺旋滑模控制器利用电流环q轴的参考值和电流环d轴的参考值获取使电iq和id跟踪到和的电压控制信号uq和ud，实现永磁同步电机自适应超螺旋滑模控制。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机自适应超螺旋滑模控制方法，其特征在于，步骤一中所述的永磁同步电机数学模型为：其中，iq，id分别为永磁同步电机定子q轴、d轴方向的电流，uq为永磁同步电机定子q轴方向的电压，ud为永磁同步电机定子d轴方向的电压，Lq永磁同步电机定子q轴方向的电感，Ld为永磁同步电机定子d轴方向的电感，ψf为磁链，为电磁转矩，pn为极对数，ω为电机机械转速，ωe为电机电转速，TL为负载转矩，J为转动惯量，B为摩擦系数，Rs为定子电阻，为微分算子；由于系统参数会受到环境的影响，根据参数不确定性，获得参数的形式：其中，为磁链ψf的标称值，为永磁同步电机q轴方向电感Lq的标称值，为永磁同步电机d轴方向电感Ld的标称值，J0为永磁同步电机转动惯量的标称值，B0为摩擦系数B的标称值，为定子电阻Rs的标称值，Δψf为磁链ψf与标称值的偏差，ΔLq为永磁同步电机q轴方向电感Lq与标称值的偏差，ΔLd为永磁同步电机d轴方向电感Ld与标称值的偏差，ΔJ为永磁同步电机转动惯量J与标称值J0的偏差，ΔB为摩擦系数B与标称值B0的偏差，ΔRs为定子电阻Rs与标称值的偏差。3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机自适应超螺旋滑模控制方法，其特征在于，骤一所述的高增益滤波观测器为：2CN115051607A权利要求书2/4页其中，是估计的状态向量，为估计的永磁同步电机机械转速ω的状态值，为通过高增益滤波观测器观测的集总扰动，为的导数，为高增益滤波观测器滤波的辅助向量，和为所述高增益滤波观测器滤波的辅助向量的两个元素，为的导数，θ为正实数，Ko和Dn均为对角矩阵，Ko＝diag(ko1,ko2)，Dn＝diag(Dn1,Dn2)，ko1,ko2为辅助向量的两个增益，Dn1,Dn2为滤波子模块的滤波调节参数，ko1,ko2，Dn1,Dn2的选择原则是保证矩阵满足赫尔维兹条件，t为时间，为系统的状态转移矩阵，为系统的输入状态转移矩阵，Cn＝[1,0]为系统的输出矩阵，m(t)为考虑测量噪声的系统测量信号，m(t)＝ω(t)+n(t)，其中，n(t)为一个有界的测量噪声，ω(t)为永磁同步电机机械转速实时测量值。4.根据权利要求2或3所述的一种永磁同步电机自适应超螺