[发明专利]一种双惯性永磁同步电机的电流无源控制方法

权利要求书

1.一种双惯性永磁同步电机的电流无源控制方法，其特征在于：通过将隐极式永磁同步电机等效成双惯性永磁同步电机系统，即把永磁同步电机看成由电机本体和电机负载组成的两个惯性环节，增加电机联轴器转矩和负载转速两个状态量，建立基于双惯性永磁同步电机系统的数学模型，对电机电流加以控制；基于端口受控耗散哈密顿系统的无源控制实现方法，通过互联和阻尼配置的无源控制方法设计电流环控制器。

2.根据权利要求1所述的双惯性永磁同步电机的电流无源控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤S1：建立双惯性永磁同步电机系统的数学模型：

其中i_d、i_q分别为d轴和q轴电流，R_s为定子电枢绕组电阻，L_d＝L_q＝L分别为d轴和q轴电感，ω_m和ω_d分别为电机和负载的角速度，B为摩擦粘滞系数，为转子磁链，n_p为电机极对数，J_m和J_d分别为电机和负载转动惯量，K_c为联轴器刚度系数，T_e为电磁转矩，T_s为联轴器转矩，T_L为负载转矩；

步骤S2：根据无源控制理论建立双惯性永磁同步电机系统的端口受控哈密顿模型PCHD：

其中，x和y分别为系统状态量和输出量，u为系统输入量，在此处为电流环控制率；J(x)＝-J(x)^T为负对称矩阵，R(x)≧0为半正定对称矩阵，反映了两个重要的几何结构：J(x)反映系统内部的互联结构，R(x)反映了端口上附加的阻性结构；H(x)为系统的能量存储函数；各矩阵具体表达式为：

步骤S3：为了将双惯性永磁同步电机系统渐近稳定在平衡点x^*，设置构造一个反馈控制后的闭环期望能量函数H_d(x)，使它在x^*处取最小值，即在x^*的一个领域内的任意x≠x^*时，有H_d(x)>H_d(x^*)；同时寻找控制律u使得闭环系统成为以下形式:

其中，J_d＝J(x)+J_a(x),R_d(x)＝R(x)+R_a(x)，J_a(x)和R_a(x)分别为注入的互联矩阵和阻尼矩阵；

当永磁同步电机稳定运行在期望转速时，有忽略B，则假设系统负载恒定且已知，则T_s^*＝T_L^*＝T_L，给定转速ω₀＝ω_m＝ω_d，在平衡点处：

加入控制u＝β(x)后，选取闭环系统的哈密顿函数H_d(x)为：

不失一般性，选择：

其中J₁₂、J₁₃、J₁₄、J₁₅、J₂₃、J₂₄、J₂₅、J₃₄、J₃₅、J₄₅、r₁和r₂为待定的互联和阻尼系数，能量函数H_d(x)和H_a(x)为：

将上述式子代入下面公式：

得到控制律u，u由两分量构成即u_d和u_q：

其中J₁₂、J₁₃、J₁₄、J₁₅、J₂₃、J₂₄、J₂₅、r₁和r₂为互联和阻尼系数。