[发明专利]一种基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识方法

权利要求书

1.一种基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在dq坐标系下建立永磁同步电机的数学模型；

2)设计基于复合判据的多变量输入的目标函数，把PMSM模型参数预测问题转化为时域上求解目标函数的最小化问题；

采用经典二次判据作为目标函数，即：

在上式基础上引入永磁同步电机电气参数初始值μ₀，设计复合二次判据作为本实施例模型参数预测的目标函数F，即：

上式中，是需要辨识的电机参数值，P是预测参数协方差矩阵；σ²是噪音干扰的方差；表示实际PMSM电流值；采样时间t＝kT_e，k＝1、2……N；为PMSM等效模型预测得到的电流值；ε_dq为实际PMSM电流与等效PMSM模型预测得到的电流的差值，记为预测误差；

3)在一个辨识周期内，使用迭代算法最小化目标函数，获取电机参数预测值，并以此更新电流、转速双闭环控制系统中电机参数值。

2.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于，所述步骤1)中永磁同步电机的数学模型为：

上式中u_d′＝u_d，u_q′＝u_q-ω_eψ_f，其中u_d、u_q是d、q轴的定子电压；i_d、i_q是d、q轴的定子电流；R_s是定子单相绕组的电阻；L_d、L_q是定子绕组d、q轴电感；ω_e是电角速度；ψ_f是永磁磁链。

3.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于，所述步骤2)中在同一电压输入下，把实际PMSM电流与等效PMSM数学模型输出电流的差值记为ε_dk，实际PMSM电流与等效PMSM数学模型输出电流的差值记为ε_qk，即：

上式中，为采样得到的实际PMSM电流值；采样时间t＝kT_e，k＝1、2...N；为PMSM等效模型预测得到的电流值。

4.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于，所述步骤3)中首先构造二次模型q(h)：

上式中，s_k为第k次迭代的置信域半径，随着迭代的进行不断调整，h是步长，||h||为步长范数，可取F(μ_k)为第k次迭代的PMSM参数对应的复合目标函数值，H为Hessian矩阵函数；所述的g为梯度；

所述迭代公式为：

其中，μ_k为第k次迭代的PMSM参数，为第k次迭代的PMSM参数预测值，为第k+1次迭代的PMSM参数预测值，μ为需要辨识的PMSM参数；

设第k次迭代的实际下降量ΔF_n为：

ΔF_n＝F(μ_k)-F(μ_k+h_k)

预测下降量Δq_k为：

Δq_k＝q(0)-q(h_k)＝F(μ_k)-q(h_k)

式中，q(0)为置信域内设计的二次模型初始值；

如果增益比较小，则近似程度较差，下次迭代时缩小置信域半径；如果增益比ρ接近于1，且q(h)的最优解在区域边界s_k上，则近似程度较好，下次迭代时按照下述步骤扩大置信域半径：

i)给定参数初始值μ₀及初始置信域半径s₀；

ii)计算第k次迭代的梯度g_k和Hessian矩阵H_k；

iii)由所述迭代公式计算第k次迭代步长h_k，求解二次模型q(h)，计算第k次迭代的增益比ρ_k；

iv)如果ρ_k＜0.25，则令s_k+1＝‖h_k‖/4；如果ρ_k＞0.75，且‖h_k‖＝s_k，则令s_k+1＝2s_k；而如果0.25≤ρ_k≤0.75，则令s_k+1＝s_k；

v)如果ρ_k≤0，说明目标函数的值是向增大而非减小的方向变化，则令μ_k+1＝μ_k；否则ρ_k＞0令μ_k＝1＝μ_k+h_k，k＝k+1，转步骤ii)进行迭代。