[发明专利]一种用于永磁无刷直流电机角加速度估计的方法

权利要求书

1.一种用于永磁无刷直流电机角加速度估计的方法，其特征在于：其是利用无刷直流电机反电势中包含的位置信息估算电机的角加速度，包括以下步骤：

(1)根据αβ坐标系下无刷直流电机的状态空间方程建立滑模状态观测器，对无刷直流电机反电势在αβ坐标系下的两个分量e_α、e_β进行观测，得到反电势观测值

(2)将观测到的反电势值通过带通滤波器进行滤波，滤除反电势观测值的直流偏置和5次及以上奇数频次的高频分量，得到反电势观测值的滤波值

(3)采用如下公式，对反电势观测值的滤波值进行归一化处理：

e^α*=e^α′e^α′2+e^β′2,]]>e^β*=e^β′e^α′2+e^β′2;]]>

(4)根据无刷直流电机的运动学方程，建立扩展卡尔曼滤波器，从反电势的归一化值中提取位置信息，继而通过估算得到角加速度值。

2.如权利要求1所述的一种用于永磁无刷直流电机角加速度估计的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，带通滤波器为中心角频率可变的二阶带通滤波器，其中心角频率等于电机的电角速度，其传递函数为：

B(s)=sω0/Qs2+sω0/Q+ω02;]]>

其中，B(s)表示带通滤波器的拉普拉斯变换形式；s为拉普拉斯算子；Q为特征品质因素；ω₀为中心角频率。

3.如权利要求1所述的一种用于永磁无刷直流电机角加速度估计的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，扩展卡尔曼滤波器算法在构建系统数学模型时，以电磁转矩T_e的导数作为输入，以反电势基频分量的归一化值作为输出，电机转子机械角度θ、机械角速度ω、角加速度a作为状态变量进行构建，构建的系统离散化的状态空间方程和输出方程如下式所示：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+v(k)

y(k)＝h(x(k))+w(k)

其中，A=1Ts001Ts001]]>为系数矩阵；B=00Ts]]>为输入矩阵；y(k)=h(x(k))=-sin(pθ(k))cos(pθ(k))]]>为输出变量，即p为电机极对数；x＝[θ ω a]^T为状态变量；为输入变量；J为转子转动惯量；T_s为采样时间；v(k)为系统噪声矩阵，包含离散化处理时产生的量化误差和模型参数的不确定性引起的误差，其协方差阵为Q；w(k)为测量噪声矩阵，包含离散化处理时产生的量化误差和未彻底滤除的反电势非基频分量，其协方差阵为R。