[发明专利]基于LPV观测器的永磁同步电机无传感器反推控制方法

说明书

本发明涉及一种基于LPV观测器的永磁同步电机无传感器反推控制方法，其包括：1、通过系统参数在线辨识方法获得永磁同步电机参数样本信息；2、将步骤1中的参数进行整理，选取电机转子机械角速度作为调度参数，建立永磁同步电机d‑q坐标系下的LPV矢量模型；3、设计LPV观测器，实现电机转子机械角速度和d轴电流的观测与变量重构；4、以电机q轴电流输出、重构角速度以及重构d轴电流作为控制输入量，将系统分解为多个子系统并采用反推控制策略设计控制器。本发明的优点是：本发明采用的LPV观测器设计优化了传统观测器易受系统参数变化的影响，提高了系统的反馈控制精度。本发明应用于设计PMSM变负载调速控制策略能进一步提高控制系统的可靠性，同时提升效率和降低运行成本。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体是一种基于LPV(线性变参数)观测器的永磁同步电机无传感器反推控制方法。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、功率密度高和高效节能等优点，在工业制造、国防军事、电动汽车、航空航天、船舶工业等领域具有良好的应用前景。高性能的永磁同步电机(PMSM)调速系统需要准确的电机转子速度和位置信息，传统的方法是通过加入机械传感器直接测量，由于传感器的安装，导致电机驱动系统的成本增加、可靠性降低和体积增大，使得PMSM的使用范围受到了限制，一些特殊场合无法使用，因此电机的无位置传感器控制方法受到学者们的广泛关注。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于LPV观测器的永磁同步电机无传感器反推控制方法，解决现有技术采用传感器导致的成本高的问题，同时保证转速的跟踪精度。

按照本发明提供的技术方案，所述基于LPV观测器的永磁同步电机无传感器反推控制方法，包括以下步骤：

步骤1、通过系统参数在线辨识方法获得永磁同步电机参数样本信息；

步骤2、将步骤1中的参数进行整理，选取电机转子机械角速度作为调度参数，并建立永磁同步电机d-q坐标系下的LPV矢量模型；

步骤3、设计LPV观测器，实现电机转子机械角速度和d轴电流的观测与变量重构；

步骤4、以电机q轴电流输出、重构角速度以及重构d轴电流作为控制输入量，将系统分解为多个子系统并采用反推控制策略设计控制器，作为永磁同步电机的控制器。

具体的，步骤1中，在永磁同步电机实际运行工况环境下收集相关参数样本信息，用最小二乘辨识算法辨识电机参数，所述参数包括永磁同步电机定子电阻、定子电感、转动惯量以及粘滞摩擦系数等。

具体的，步骤2根据力学原理与电路原理，以d-q轴电流i_d、i_q，电机转子机械角速度ω作为系统状态变量，q轴电流i_q作为可测得系统输出，负载转矩T_l作为外部扰动，建立永磁同步电机d-q坐标系下的矢量模型；提取模型中机械角速度ω作为调度参数，再建立永磁同步电机d-q坐标系下的LPV矢量模型，获得系统LPV结构的状态空间方程。

具体的，步骤3的LPV观测器是在永磁同步电机的LPV矢量模型的基础上，利用线性矩阵不等式的处理方法设计的。

具体的，步骤4的控制器设计，是以电机q轴电流输出、重构角速度和重构d轴电流作为控制输入变量，采用d轴电流i_d＝0的矢量控制策略，将系统分解为多个子系统并采用反推控制策略设计控制器。

具体的，步骤3进行LPV观测器设计与变量重构包括以下步骤：

(1)针对步骤2建立的永磁同步电机数学LPV矢量模型，进行能观性结构分解；

(2)对不可测子系统，构造LPV观测器，并建立动态观测误差系统和其中是转速误差子系统，是d轴电流误差动态子系统；