[发明专利]一种基于无迹卡尔曼滤波的同步磁阻电机电感辨识方法、系统、终端及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种基于无迹卡尔曼滤波的同步磁阻电机电感辨识方法、系统、终端及可读存储介质，该方法包括：构建同步磁阻电机的非线性状态方程函数和非线性观测方程函数；其中，将i_d、i_q作为观测量Z，将i_d、i_q、L_d和L_q作为状态变量X；步骤2：基于无迹卡尔曼滤波进行当前时刻的状态更新和观测更新；步骤3：计算状态和观测更新后的观测残差，并基于所述观测残差确定时变渐消因子λ_k，步骤4：将λ_k作为卡尔曼滤波增益修正，计算下一时刻的状态更新和协方差更新；步骤5：基于状态更新获取L_d、L_q；再进入下一个时刻的迭代运算。本发明利用无迹卡尔曼滤波算法的优势，并引入了时变渐消因子，提高了该算法的辨识速度和系统稳定性。

技术领域

本发明涉及电机参数辨识领域，具体涉及一种基于无迹卡尔曼滤波的同步磁阻电机电感辨识方法、系统、终端及可读存储介质。

背景技术

电机在军用、工业、民用等方方面面具有无可替代的作用。随着现代社会的高速发展，航空航天、工业生产、新能源汽车、家用电器等社会各个领域日益需要高效率，低成本，免维护的高性能电机。尤其是伴随着工业的不断发展，人们对电机的性能有了更高的要求，同时更加复杂的运行场合对电机提出了更高的可靠性要求。

同步磁阻电机整机结构简单、具有较高的转换效率、体积小、功率密度高，同时也具有较高的安全性。与异步机相比，功率因素较高，且电机结构也较异步电机简洁，因此控制系统也较为简洁。与永磁同步电机相比，电机不含永磁体，仅由形状特殊的高导磁材料叠压而成，凭借其特定的转子结构产生高凸极性进而产生较高的磁阻转矩。具有转动惯量小、响应快、转矩脉动低、成本低，弱磁调速性能好等优点。

电机的控制策略通常分为矢量控制与直接转矩控制两种，矢量控制由于动态性能好，调速范围宽，因而受到了广泛的应用。而如果想要对电机进行精确的矢量控制，增强控制器的控制性能和鲁棒性，就必须获得精确的电机参数，对于电机的弱磁运行和无传感器运行效果更加依赖于电机的准确参数，因此需要对电机参数进行精确的辨识。同时由于在电机运行的过程中，外界因素如环境温度，内部因素如磁饱和、绕组温升等因素，都会对电机的参数产生影响从而导致参数波动，进而影响电机控制精度。特别是同步磁阻电机凸极性高，d、q轴间交叉饱和严重。因此为了得到电机运行中准确参数，同时获得更高的控制精度，还需要进一步针对这些波动的参数进行在线辨识与修正。

常用的电机参数辨识方法包括离线辨识和在线辨识，离线辨识包括有限元分析及高频注入法，但不能随参数变化而变化，在该磁饱和模型下不适用。在线辨识方法包括递推最小二乘法、扩展卡尔曼滤波、模型参考自适应法和智能算法等。传统辨识方法都存在着计算量大，辨识效果不佳等问题。

发明内容

本发明的目的是针对传统辨识方法中存在计算量大、辨识效果不佳的问题，提供一种基于无迹卡尔曼滤波的同步磁阻电机电感辨识方法、系统、终端及可读存储介质。其利用无迹卡尔曼滤波的算法优势，并引入了时变渐消因子，提高了该算法的辨识速度和系统稳定性。

一方面，本发明提供的一种基于无迹卡尔曼滤波的同步磁阻电机电感辨识方法，包括以下步骤：

步骤1：构建同步磁阻电机的电机模型，所述电机模型包括：非线性状态方程函数和非线性观测方程函数；

其中，将电机的d轴电流i_d、q轴电流i_q作为观测量Z，将电机的d轴电流i_d、q轴电流i_q、d轴电感L_d和q轴电感L_q作为状态变量X；