[发明专利]基于扰动观测器的永磁电机电流预测谐振控制方法

权利要求书

1.基于扰动观测器的永磁电机电流预测谐振控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

建立考虑周期、非周期扰动的连续模型采用零阶保持法对连续模型进行离散化处理获取电机离散化模型，考虑控制延时，对所述电机离散化模型进行扩展；

为了抑制周期性扰动引入了准谐振控制器，基于所述电机离散化模型建立内嵌谐振控制器的电机模型，基于内嵌谐振控制器的电机模型，根据预测状态和实际电流采样值，设计基于控制参数k_c的代价函数和总控制律，得到每采样周期的最优控制量，完成基于扰动观测器的电流预测谐振控制器的设计；

对电流预测谐振控制器的参数进行整定处理；实现永磁电机电流控制器带宽的灵活调节和频率变化的周期性扰动的抑制；

其中，连续模型为：

式中，i_s＝i_d+ji_q、u_s＝u_d+ju_q分别为定子电流矢量和定子电压矢量；i_d、i_q分别为定子电流矢量的d轴和q轴分量；u_d、u_q分别为定子电压矢量d轴和q轴分量；ω_m为转子电角速度；R_s和L_s分别为永磁体磁链、定子电阻和电感；γ和w分别代表周期、非周期扰动；

其中，电机离散化模型为：

式中，T_s为采样周期；

其中，扩展后的电机离散化模型为：

其中，x_d(k+1)、Φ_d、Γ_cd、Γ_fd、Γ_rd、以及C_d均表示矩阵向量；u′_s,ref(k)表示给定电压矢量；

其中，代价函数

式中，

为电流变化率，t_i(k)为电压矢量的作用时间。

2.根据权利要求1所述的基于扰动观测器的永磁电机电流预测谐振控制方法，其特征在于，所述周期性扰动表示为：

式中，为矢量，为标量，Δu_s为畸变电压。

3.根据权利要求1所述的基于扰动观测器的永磁电机电流预测谐振控制方法，其特征在于，所述内嵌谐振控制器的电机模型表示为：

式中，u′_s(k)＝[1+G_r,1(z)]^-1...[1+G_r,p(z)]^-1u_s(k)，

其中，pω_r为谐振频率，k_r,p和ω_f,p分别为谐振系数和剪切频率；pω_r为谐振频率，s为拉普拉斯算子。

4.根据权利要求3所述的基于扰动观测器的永磁电机电流预测谐振控制方法，其特征在于，所述总控制律作为基于扰动观测器的电流预测谐振控制器的最终的输出量，表达式为：

其中，u_si(k)为电压矢量。

5.根据权利要求1所述的基于扰动观测器的永磁电机电流预测谐振控制方法，其特征在于，所述对电流预测谐振控制器的参数进行整定处理具体为：

对控制参数k_c、观测器参数和谐振控制器的参数分别进行整定。

6.根据权利要求3所述的基于扰动观测器的永磁电机电流预测谐振控制方法，其特征在于，对谐振控制器的参数进行整定具体为：

首先，根据所需的谐振信号的衰减程度选择参数k_r,p，然后，根据需要的谐振带宽ω_rb,p，通过伯德图确定谐振控制器参数ω_f,p；

其中，谐振带宽ω_rb,p的选择需要综合考虑对频率变化的周期性干扰的抑制效果、以及谐振带宽对其他频率信号的影响。