[发明专利]一种基于直接特征控制的新型无刷直流电机控制方法

权利要求书

1.一种基于直接特征控制的新型无刷直流电机控制方法,主要包括以下步骤：

1)本控制方法由如下模块执行：电流传感器，位置传感器，电角速度计算模块，坐标变换模块，单位延时模块，预测控制模块，定子三相电流分量i_sa、i_sb、i_sc的给定值计算模块，无刷直流电机，滑模变结构观测器模块，SVPWM即空间矢量脉宽调制模块，无刷直流电机特征控制模块，转速调节器ASR；坐标变换模块分别与无刷直流电机特征控制、空间矢量脉宽调制模块相连；

2)电流传感器检测无刷直流电机中三相定子电流i_sa、i_sb、i_sc的值；

3)无刷直流电机转子旋转的电角度θ输入至转速计算模块中，对电角度θ进行求导，得到转速反馈值ω；

4)将检测出的在t_n-T时刻的定子电流分量i_sa、i_sb、i_sc，t_n-T时刻的定子电压分量u_sa、u_sb、u_sc，以及转速反馈值ω这七个变量作为输入，送至滑模变结构观测器模块中观测出t_n-T时刻的定子电流分量i_sa、i_sb、i_sc，转子磁链分量ψ_ra、ψ_rb、ψ_rc的值；

5)将步骤(4)观测出t_n-T时刻的定子电流分量i_sa、i_sb、i_sc，转子磁链分量ψ_ra、ψ_rb、ψ_rc的值送入预测控制模块得到t_n时刻的定子电流分量i_sa、i_sb、i_sc，转子磁链分量ψ_ra、ψ_rb、ψ_rc的值；

6)将给定转速ω_c与转速反馈值ω作差之后经过转速调节器ASR得到给定转矩T_ec，将给定转矩T_ec，转速反馈值ω送入定子三相电流分量i_sa、i_sb、i_sc的给定值计算模块，输出的是i_sa、i_sb、i_sc的给定值，记为i_ac、i_bc、i_cc；

7)将步骤(5)预测出t_n时刻的定子电流分量i_sa、i_sb、i_sc，电角度θ，以及步骤(6)输出的定子三相电流分量i_sa、i_sb、i_sc的给定值i_ac、i_bc、i_cc作为输入，送至无刷直流电机特征控制模块中，输出是t_n时刻的定子三相电压分量u_sa、u_sb、u_sc；

8)将步骤(7)t_n时刻的定子三相电压分量u_sa、u_sb、u_sc分别经过单位延迟模块，即延时一个T周期，得到t_n-T时刻的定子三相电压分量u_sa、u_sb、u_sc，这就是步骤(4)所需要的t_n-T时刻的定子三相电压分量u_sa、u_sb、u_sc；

9)将步骤(7)计算出的t_n时刻的定子电压分量u_sa、u_sb、u_sc转换为静止坐标系下α轴，β轴的电压u_sα，u_sβ作为输入，送至SVPWM模块中，产生六路PWM信号，以此作为逆变器三个桥臂的IGBT的门极驱动信号，来产生三相交流电压驱动无刷直流电机工作。

2.如权利要求书1所述的一种基于直接特征控制的新型无刷直流电机控制方法，其主要的特征在于：(1)滑模观测器设计方法如下：

根据在三相坐标系下无刷直流电机的定子三相的电压方程，将定子电流分量i_sa、i_sb、i_sc，转子磁链分量ψ_ra、ψ_rb、ψ_rc作为状态变量列出状态方程，并由此得出滑模变结构的观测器；

(2)预测方程如下：

根据无刷直流电机的电压方程，将i_sa、i_sb、i_sc，ψ_ra、ψ_rb、ψ_rc作为状态变量，u_sa、u_sb、u_sc作为输入变量列写状态方程，记为

X‘＝AX+Bu_s，X＝[i_sa i_sb i_sc ψ_ra ψ_rb ψ_rc]^T，X为六行一列的列向量，u_s＝[u_sa u_sb u_sc]^T

对系数矩阵A求特征值及其对应的特征向量，对应的特征值为λ₁，λ₂，λ₃，λ₄，λ₅和λ₆，其对应的特征向量记为p₁，p₂，p₃，p₄，p₅和p₆；

并令

对上述状态方程进行离散化处理之后，得到如下方程：

X(t_n)＝Pe^ΛTP^-1X(t_n-T)+PΛ^-1(e^ΛT-I)P^-1Bu_s(t_n-T)，I为单位阵，T为采样时间；

(3)特征控制方程

在上述离散化处理之后的方程两端同时乘以P^-1，即有

P^-1X(t_n+T)＝P^-1Pe^ΛTP^-1X(t_n)+P^-1PΛ^-1(e^ΛT-I)P^-1Bu_s(t_n)，

化简之后求出u_s(t_n)；

(4)通过给定转矩T_ec计算出定子三相电流给定值i_ac、i_bc、i_cc的值。