[发明专利]一种基于有机械联接的双永磁同步电机协调控制优化方法

权利要求书

1.一种基于有机械联接的双永磁同步电机协调控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、设计单永磁同步电机的控制算法：

建立单台PMSM在d-q坐标系下的动态数学模型：

其中：L_sd，L_sq分别是d，q轴轴电感，R_s是定子电阻；φ_f是永磁磁通；n_p是极对数；B是摩擦系数；J是转动惯量；i_d，i_q分别是d，q轴轴电流；u_d，u_q分别是d，q轴轴电压；ω是转子角速度；T_l是负载转矩；

S20、选择两台电机的联接特点，确定双电机驱动系统的同步控制结构：

在单台电机数学模型的基础上，得到两耦合永磁同步电机数学模型为：

S30、建立双永磁同步电机驱动系统的协调控制下的动态数学模型后，写成状态空间形式：数学模型为：

状态空间形式为：

其中：x＝[i_q1 ω₁ i_q2 ω₂ m₁ m₂ w₁ w₂]^T u＝[v₁ v₂]；

定义新变量：

k_PS1,k_IS1为电机1中ASR的PI参数；k_PQ1,k_IQ1为电机1中q轴电流调节环ACQR的PI参数；k_PQ2,k_IQ2电机2中ACQR的PI参数；k_PD1,k_ID1为电机1中d轴电流调节环ACDR的PI参数；k_PD2,k_ID2为电机2中ACDR的PI参数；

S40、根据奇异摄动理论，将步骤S30中的数学模型写成奇异摄动系统的形式，将系统中慢、快变量分别提出来：

将两电机的电流作为快变量，ω₁、ω₂、w₁和w₂状态作为慢变量；奇异摄动线性时变系统为：

S50、将奇异摄动系统分解成慢、快两个子系统：

慢子系统为：

快子系统为：

其中：μ为奇异摄动参数，这里取电机1的电感；

S60、将奇异摄动系统的最优状态调节问题和性能指标分解为慢、快两个子系统调节问题：

奇异摄动线性时变系统的最优状态调节问题和性能指标为：

提取两个二次性能指标，将奇异摄动线性时变系统的最优状态调节问题和性能指标分解为慢子系统：

以及快子系统：

S70、通过求解两个子系统的Riccati方程，得到慢、快两个子系统的最优解：

通过：

0＝-K_fA₂₂-A₂₂′K_f+K_fB₂R^-1B′₂K_f-C′₂C₂；求解慢、快两个子系统的Riccati方程，得到K_s和K_f，从而通过：

u_f＝-R^-1B′₂K_fx_f；

得出慢、快两个子系统的最优解u_s,u_f；

S80、通过慢、快两个子系统的最优解合并成双永磁同步电机驱动系统的最优解，实现对双永磁同步电机协调控制的优化：

系统的补偿输入电压参压u_c＝u_s+u_f用于奇异摄动线性时变系统，将其与奇异摄动线性时变系统中的驱动电压相加，电机接收信号并实时调整转速和电流；如此周而复始，实现对双永磁同步电机协调控制的优化：

2.根据权利要求1所述的一种基于有机械联接的双永磁同步电机协调控制优化方法，其特征在于，所述的步骤S30中建立的双永磁同步电机驱动系统进行数学模型化简：由于PMSM输出的电磁转矩只取决于d轴电流分量和q轴电流分量，可调节电磁转矩与电流成线性关系，再通过调节两电机ACDR的PI参数，从而简化数学模型；

简化后的数学模型为：

其中：υ_q1,υ_q2分别为两电机控制策略输入电压；ACDR表示d轴电流调节器。