[发明专利]一种基于参数引入的异步电机速度反馈观测算法的速度估计方法

说明书

本发明涉及一种基于参数引入的异步电机速度反馈观测算法，属于电机控制领域，通过算法对光电编码器测量得到的位置信息进行处理，同时在计算引入参数的值时考虑到速度指令的变化。因此该算法能够对速度反馈信息进行超前预测，从而速度反馈能够快速跟踪各种速度指令，该方法能保证了异步电机在各种不同的速度指令下运行速度反馈都能与速度指令保持良好的跟踪效果，减少了反馈延迟，并且速度跟踪波形的震荡较小。

技术领域

本发明涉及一种基于参数引入的异步电机速度反馈观测算法的速度估计方法，属于电机控制领域。

背景技术

与DC电机相比，交流异步电机具有结构简单，体积小，运行可靠和能量传递效率高的优点，因此具有较好的应用前景。异步电机控制系统是一个高阶、非线性、强耦合的时变系统，并且实际运行过程中会出现扰动。因此传统的PID控制无法满足控制精度的要求。近年来，随着人们对异步电机的控制精度的要求越来越高，各种电机变频调速的方法也午饭在不断发展。恒U/F调速是基于稳态模型的异步电机调速方式，属于开环控制，无法有效抑制外部扰动，控制精度不高，应用范围较为有限在交流电机驱动器中应用最广泛的控制方法主要有两种：磁场定向控制(FOC)和直接转矩控制(DTC)。直接转矩控制的优点有结构相对简单，对系统参数依赖性小，控制响应快。缺点是在低速时连续使用较多的零电压矢量使开关频率很低，转矩脉动大。FOC是基于异步电机的动态模型，是闭环控制，因此动态响应速度高于稳态模型。FOC方法因其高控制精度和优良的动态性能而成为异步电机控制的研究热点。

控制系统的稳定性和快速性主要体现在不同的速度指令下，速度反馈的跟踪效果。在矢量控制方法中，速度反馈会直接影响电机后续的转速，因此对速度反馈的跟踪效果的研究是很有意义的。影响速度反馈跟踪特性的一个重要因素就是编码器速度测量的准确性。

目前，我们可以通过提高分辨率的方法来提高编码器的准确性.。关于编码器分辨率的提高，研究人员取得了很多成果。例如一些用于多极磁电编码器提高分辨率的方法，提出了一种单极磁编码器和多极磁体的组合磁编码器。

然而，这些方法实质上是通过提高编码器的性能获得准确的速度测量结果，但是没有考虑到速度反馈的延迟。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种基于参数引入的异步电机速度反馈观测算法的速度估计方法，通过算法对光电编码器测量得到的位置信息进行处理，同时在计算引入参数的值时考虑到速度指令的变化。因此该算法能够对速度反馈信息进行超前预测，从而速度反馈能够快速跟踪各种速度指令。

上述目的主要通过以下方案实现：

本发明的一种基于参数引入的异步电机速度反馈观测算法的速度估计方法，所述方法的具体实现过程为：

首先进行分辨率扩展，将光电编码器的256圈作为一个新的周期，则新周期的分辨率为65536；直接使用差分法测量的当前周期速度信息可以由式(1)计算得到，当时，初始值；

(1)

其中，为编码器的时钟周期，表示在65536分辨率下的位置信息。

根据编码器分辨率扩展后的位置输入和一个时钟周期内的位置增量，我们可以通过积分累加计算出在256分辨率下的位置信息；设函数表示的含义为除以后取余数，mod函数可以用来将的范围限制在,如式（2）所示：

(2)

其中，表示经过编码器测量得到的在256分辨率下的位置信息；

记由参数引入的异步电机速度反馈观测算法求出的当前周期速度估计值为，初始值；记由当前周期速度估计值求出的位置信息记为；为通过和位置差值求出的位置信息，初始值；与测量得到的位置信息相似，也在256分辨率下表示；