[发明专利]一种基于最小二乘分类测速的有刷直流电机调速方法

说明书

本发明涉及一种基于最小二乘分类测速的有刷直流电机调速方法，采用最小二乘分类测速模块和PID调速；最小二乘分类测速包括：线性最小二乘分类器把电流序列分为尖峰序列和非尖峰序列两类，电机每转产生电流尖峰个数是固定的，以此计算电机转速。PID调速为采用最小二乘分类测速速度反馈的PID控制器。本发明提出的基于最小二乘分类测速的有刷直流电机调速方法采用最小二乘分类器识别电流尖峰，并基于电流纹波实现了无传感器PID调速，实现了有刷直流电机无传感器调速的高跟踪精度，具有结构精简但对复杂环境同样适应的特点，且离线训练的最小二乘分类计算简单。

技术领域

本发明涉及一种基于最小二乘分类测速的有刷直流电机调速方法。

背景技术

当有刷直流电机工作时，电源通过电刷、电枢换向器向电机转子的绕组提供电流，在内部定子磁场的作用下，转子绕组开始旋转，并带动电枢换向器一起转动，使得转子电流与磁场产生的转矩方向一定。由于直流电机存在机械换向不平滑的问题，导致电机的电枢电路上电流存在周期性纹波。绕组元件从一个支路经过电刷进入另一个支路时，元件中电流方向发生了改变，由于电机旋转一周，换向的次数也是一定的，所产生的电流纹波频率与电机的转速存在一定的关系，因此可通过换向纹波的频率得到其转速。实际电流中包含很多噪声，来自电机本身，电源噪声，或者电感耦合，这些噪声会影响电流的波形。

测量换向纹波的频率便可得到其转速。因此有人提出采样时间确定，检测过零点的个数便可计算交流频率，实际电流中包含很多噪声会影响过零点判断的正确率。针对有刷直流电机电流存在诸多噪声，许多学者对检测方法进行了一系列的改进。有人将过零点比较法和动态模型估计法相结合，动态模型估计所得的有刷直流电机转速与电流纹波周期有关。通过估计周期限定两个连续过零点的间隔时间，两个连续过零点的间隔时间太短，后一个过零点被过滤，若两个连续过零点的间隔时间太长，则添加一个过零点。上述方法与模型估计一样具有参数变化问题，影响控制精度。若进一步改进地采用动态参数估计，但会得出一个复杂的非线性模型，需要非常大计算花费来满足，并且采用这个方法构建模型需要同时检测电机电流和电压，要再添加一个AD转换器，增加系统成本。电流检测模块必须同时具备结构简单和精度较高的优点，才能使电机测速系统性能的进一步提高，且有的电流波形受干扰影响，整体下掉，不会产生过零点，因此采取电流尖峰来确定频率更为可靠。最小二乘分类能在保证较高的准确率的同时，将计算量最大限度减小，将其应用于嵌入式系统中如DSP能够满足。迄今为止，采用最小二乘电流分类器测速的有刷直流电机无传感器调速尚未出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于最小二乘分类测速的有刷直流电机调速方法，以克服现有技术中存在的确缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于最小二乘分类测速的有刷直流电机调速方法，按照如下步骤实现：

步骤S1：记有刷直流电机初始转速为Speed*，在有刷直流电机启动阶段电机控制采用bang-bang控制，启动阶段完成后，进入调速阶段，电机控制切换为PID控制；

步骤S2：通过一最小二乘分类器检测有刷直流电机输出脉冲，且该最小二乘分类器的判别函数为：

g(x(k))=ω·x(k)；

若g(x(k))>=0，则y(k)=1；

若g(x(k))<0，则y(k)=0；

其中，ω为最小二乘分类器的权值，x(k)为特征向量，y(k)为分类器布尔值输出；x(k)为：x(k)=P(y(k-1),...,y(k-n),i(k),...,i(k-n))，i(k),…,i(k-n)和y(k),…,y(k-n)分别为最小二乘分类器第k时刻的电流输入和分类输出，i(k)为电流值，y(k)为分类结果，n为输入和输出的拍数；