[发明专利]两永磁电机二自由度交叉耦合控制方法

说明书

本发明涉及两电机交叉耦合控制方法，为能够在不影响两电机传统交叉耦合控制效果的基础上，实现跟踪误差和同步误差的二自由度独立控制，同时控制器参数易于整定，在工程中方便实现。本发明给出两永磁电机二自由度交叉耦合控制方法，步骤如下：(1)两永磁电机系统电气量采集与计算；(2)前馈补偿与二自由度控制：采用两个比例积分PI控制器，分别控制同步误差和跟踪误差，其传递函数分别为H(s)和F(s)，控制系统包括反馈信号、前馈补偿、交叉耦合控制。本发明主要应用于两电机交叉耦合控制场合。

技术领域

本发明涉及一种两电机交叉耦合控制方法。特别是涉及一种应用于两永磁电机系统的二自由度交叉耦合控制方法。

背景技术

两电机系统广泛应用于起重、轧钢等现代工业系统中，多电机之间的转速同步性能与各电机自身的转速跟踪性能直接决定工业产品的质量水平。交叉耦合控制结构能够实现比非耦合结构更好的同步性能，因而成为目前两电机控制主要应用的控制结构之一。

传统的两电机交叉耦合控制结构中，反馈系数既影响跟踪性能，同时也影响同步性能，在实际工程中，很难做到二者性能兼顾。针对这一问题，发明了两永磁电机二自由度交叉耦合控制方法，该方法引入了专门控制同步误差的控制器，控制上增加了一个自由度；并且增加了前馈环节，实现了跟踪误差和同步误差的独立控制，同时控制器参数易于整定，在工程中方便实现。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种方法，能够在不影响两电机传统交叉耦合控制效果的基础上，实现跟踪误差和同步误差的二自由度独立控制，同时控制器参数易于整定，在工程中方便实现。

本发明采取的技术方案是，两永磁电机二自由度交叉耦合控制方法，步骤如下：

(1)两永磁电机系统电气量采集与计算，包括：

a、采集两台电机的实际转速，将每台电机实际转速和参考转速相减得到跟踪误差；

b、将两台电机转速相减，得到同步误差；

c、采集两台电机的三相定子电流，并将所述的三相定子电流、电压变换为在两相静止α-β坐标系上的定子电流分量；

d、采集两台电机的转子磁场角度，将两台电机在两相静止α-β坐标系上的定子电流分量变换为两相旋转d-q坐标系上的定子电流分量；

e、采集直流侧电压；

(2)前馈补偿与二自由度控制

采用两个比例积分PI控制器，分别控制同步误差和跟踪误差，其传递函数分别为H(s)和F(s)，控制系统包括反馈信号、前馈补偿、交叉耦合控制，具体控制器结构如下：

a、反馈信号：对于电机1，输入为参考转速ω_ref，电机1实际转速ω₁反馈至输入端，并与参考转速相减得到电机1跟踪误差，同时把电机2实际转速ω₂也反馈至输入端，与电机1跟踪误差相减。对于电机2，输入为参考转速ω_ref，电机2实际转速ω₂反馈至输入端，并与参考转速相减得到电机2跟踪误差，同时把电机1实际转速ω₁也反馈至输入端，与电机2跟踪误差相减；

b、前馈补偿，对于电机1，前馈补偿器的输入为电机1实际转速ω₁，补偿器的传递函数为同步误差控制器除以跟踪误差控制器，即为H(s)/F(s)，前馈补偿器的输出与电机1跟踪误差相加；对于电机2，前馈补偿器的输入为电机2实际转速ω₂，补偿器的传递函数为同步误差控制器除以跟踪误差控制器，即为H(s)/F(s)，前馈补偿器的输出与电机2跟踪误差相加；