[发明专利]分析永磁同步电机模型预测转速控制系统稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种分析永磁同步电机模型预测转速控制系统稳定性的方法，该方法基于永磁同步电机状态方程建立模型预测转速控制系统的数学模型，运用现代控制理论稳定性研究方法，分析了电磁参数和机械参数变化对电机控制系统稳定性的影响，得到电机控制系统稳定运行的边界条件，最后通过实验验证了所得结论的正确性。本发明的有益效果是，对于永磁同步电机模型预测转速控制系统稳定性的分析更加精确和可靠。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是一种分析永磁同步电机模型预测转速控制系统稳定性的方法。

背景技术

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)以其高功率密度、高功率因数、体积小、快速响应等优点在各种电机中脱颖而出，广泛应用于工业、航空、国防等国民生产相关领域。模型预测控制(Model predictive control,MPC)具有简洁的构造和快速的动态响应，被广泛地使用在各种电力电子驱动和电机驱动等控制场所；模型预测控制利用电机的离散数学模型，对所有开关状态下的电机状态(如电机的电流或转矩)进行预测。然后，根据预先定义的目标函数对预测结果进行评估，从而选取最优的开关状态。除了简单直接的控制结构以外，可以在预设的目标函数中引入额外的限制条件，从而实现多目标协同控制。

国内外学者针对永磁同步电机模型预测控制系统进行了大量研究。其中，基于永磁同步电机模型预测控制系统稳定性的分析主要是利用传递函数分析电流环电磁参数(电感、电阻和磁链)对于电机控制系统的影响，而传递函数适用于分析单输入单输出系统，电机系统是一个高阶的非线性多闭环时变系统，利用传递函数分析具有一定局限性；为了提高基于永磁同步电机模型预测控制系统稳定性的可靠度，本领域技术人员需要深入研究分析转速环机械参数(转动惯量和摩擦系数)与电机控制系统稳定性的关系。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种分析永磁同步电机模型预测转速控制系统稳定性的方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种分析永磁同步电机模型预测转速控制系统稳定性的方法，该方法包括如下内容：

利用泰勒级数将永磁同步电机连续数学模型进行离散化，可得预测模型：

ω_r(k+1)＝Aω_r(k)+Bi_q(k)+Cu_q(k)+Di_d(k)+ET_l(k) (2)

其中：

式中：i_d(k+1)、i_q(k+1)、ω_r(k+1)、i_d(k)、i_q(k)、ω_r(k)分别为第(k+1)T_s时刻和第kT_s时刻的d、q轴电流和机械角速度；u_d(k)、u_q(k)分别为第kT_s时刻作用于电机的d、q轴电压值；T_s为离散控制周期，

用于评估预测模型结果的成本函数为：

式中：i_d^*i_q^*ω_r^*分别为d、q轴电流设定值和转速设定值；