[发明专利]永磁同步电机的自适应非光滑电流跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机的自适应非光滑电流跟踪控制方法，将非光滑控制项与自适应控制项有机结合，获取给定交轴电流值、直轴电流值；通过传感器获取永磁同步电机当前的交轴电流值、直轴电流值及转子电角速度；计算得到误差向量、回归矩阵；计算得到参数部分的估计值；计算非光滑控制项；输出控制结果。本发明将非光滑控制与自适应控制的优点相结合，利用永磁同步电机电流环的耦合等特性，一方面在控制器中引入非光滑控制提高电流跟踪快速性及抗扰动能力，另一方面，通过在线自适应提高电流跟踪控制的鲁棒性及控制精度，使得永磁同步电机具有较好的电流跟踪动态与静态品质。

技术领域

本发明涉及同步电机领域，尤其涉及永磁同步电机的自适应非光滑电流跟踪控制方法。

背景技术

目前在永磁同步电机的高品质电流跟踪控制方面主要有以下几种方法：一是利用传统的自适应控制方法设计控制器，该类方法可以消除参数不确定性的影响，但在电流跟踪误差收敛速度及外部扰动的抑止方面性能有限；二是利用滑模变结构控制方法设计滑模控制器，这类方法可以使得系统状态在滑模面上对参数摄动和外干扰时具有不变性，且具有无需系统在线辨识参数、物理实现简单等优点。但在实际应用中存在抖振问题，因此工程应用方面存在较大困难。三是主动电阻(阻抗)控制，通过加入虚拟阻抗，提高了电流环的抗扰动能力，降低了参数误差的敏感性。但系统在不同的电机参数下，无法保证稳定的电路控制品质。

因此，设计一种具有自适应能力的永磁同步电机非光滑电流跟踪控制方法，在高性能永磁同步电机伺服系统领域中的应用实属必要。

发明内容

本发明的目的是设计一种永磁同步电机的自适应非光滑电流跟踪控制方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种永磁同步电机的自适应非光滑电流跟踪控制方法，将非光滑控制项与自适应控制项有机结合，具体包括：

步骤一，获取给定交轴电流值I_qr、直轴电流值I_dr；

通过传感器获取永磁同步电机当前的交轴电流值I_q、直轴电流值I_d及转子电角速度w_e；

步骤二，计算得到误差向量z、回归矩阵Φ；

其中，误差向量z＝[I_d-I_dr I_q-I_qr]^T，回归矩阵式中为给定交轴电流值的微分，为给定直轴电流值的微分；

步骤三，计算得到参数部分的估计值参数部分的估计值通过下式确定

其中，dσ表示时间的微分，t表示当前时间；

v_i表示向量Γ^-1β的第i个元素，分别为第i个待估计参数的上限和下限值，β＝Φ^Tz；

步骤四，计算非光滑控制项f(z)；非光滑控制项f(z)通过下式确定

f(z)＝-Ksig(z)^α，K＞0

其中运算符号sig(ξ)^α定义如下

sig(ξ)^α＝[|ξ₁|^αsign(ξ₁)…|ξ_n|^αsign(ξ_n)]^T

ξ＝[ξ₁ ... ξ_n]^T