[发明专利]一种基于参数辨识的永磁直线电机的预测电流控制方法

说明书

本发明公开了一种基于参数辨识的永磁直线电机的预测电流控制方法。由于温度、磁饱和等因素会导致电机参数发生化，对电机控制性能造成影响。本发明将采用模型参考自适应系统的方法对直线电机的电感进行在线辨识，推导电机电感的参数自适应律，将辨识的电感参数实时应用到两矢量预测电流控制中，消除电机参数偏差导致的电流稳态误差，获得更好的控制性能。

技术领域

本发明涉及直线永磁游标电机领域，具体是一种基于参数辨识的永磁游标直线电机的预测电流控制，有利于改善直线电机的控制性能。

背景技术

伴随城市化的发展，城市轨道交通正在经历突飞猛进的变化,随之而来的是电机牵引系统研究的兴起。近年来，轨道交通系统尤其是其驱动电机在向着重量更轻、体积更小、速度更快、运行更稳定、安全更可靠的模式发展。因此能够稳定、可靠地控制符合这一特点的直线永磁游标电机成为了保证驱动系统可靠性的关键。

永磁同步电机控制时所需调用的电阻、电感和磁链等电机参数，虽然可以从电机的铭牌或手册中获得，但是电机经过长期运行后出厂数据会发生变化，可能导致部分电机参数偏差较大。虽然通过离线辨识可以获取相关的初始参数，但是因为工作时温升和磁饱和等因素又会导致电机参数实时变化，使实际参数与离线辨识结果产生一定的偏差。因此有必要对永磁同步电机的相关参数进行在线辨识研究。

在线辨识是电机一边在控制策略控制下正常运行，一边对电机相关参数实时辨识。其特点是要求在一个采样周期内完成辨识的全部运算，利用采集到的新数据不断更新辨识结果。在线辨识最大优点是辨识的过程不影响电机的正常运行，能够获得电机真实工作时的参数，而且一般也不需外接测量电路。因此利用在线辨识可以依据电机的实时参数来对控制器的参数及时修正，使电机系统达到更好的控制性能。常见的辨识算法有频率响应法、模型参考自适应法、最小二乘法、扩展卡尔曼滤波算法、人工智能算法等，这些算法在参数辨识方面均有各自的优缺点，有待更深的研究。

发明内容

本发明的目的在于通过辨识算法获得永磁直线电机的相关参数，消除永磁直线电机的 边端效应影响，以达到对直线电机有更好的控制。为了更准确的获得永磁直线电机的参数， 以达到更好的控制，本发明通过模型参考自适应算法来获得永磁直线电机的辨识参数。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

基于参数辨识的永磁直线电机的预测电流控制方法，包括以下几个步骤：

步骤1：首先推导旋转坐标系下永磁直线电机的数学模型和永磁直线电机离散化的预测控制模型；

步骤2：其次推导预测两矢量预测电流控制算法，应用于永磁直线电机模型中，实现对永磁直线电机的两矢量预测电流控制；

步骤3：采用模型参考自适应的方法对电机电感和磁链进行在线辨识，推导电机电感和磁链的参数自适应律，对直线电机的电感参数进行在线辨识，当辨识参数收敛，获得辨识的电感参数；

步骤4：将辨识算法辨识得到的电感参数，应用到两矢量预测电流控制模型当中去，实现电机参数的实时更新，将模型参考自适应辨识算法和两矢量预测电流控制算法相结合，实现闭环控制，消除电机参数变化导致的影响，以达到永磁直线电机更好的控制性能。

首先，永磁直线电机的数学模型和离散化的预测控制模型推导如下：

隐极式永磁直线电机满足L_d＝L_q＝L_s，因此永磁直线电机在dq旋转坐标系下的电压方程为：