[发明专利]一种考虑系统噪声的朗道自适应转动惯量辨识方法

权利要求书

1.一种考虑系统噪声的朗道自适应转动惯量辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先搭建永磁电机转速、电流双闭环调速系统，以此获得惯量辨识所需的角速度、转矩电流；然后构建永磁同步电机转动惯量辨识算法，将实际永磁电机作为参考模型，含有待估计参数的方程作为可调模型，利用两模型状态量的误差输入自适应机构实时调节可调模型中的待估计参数；在构建可调模型时对电机机械运动方程进行了微分，微分环节放大了测量噪声，通过使用一阶低通滤波器对转速和转矩同时滤波，并设置相应的自适应系数k_i和滤波器截止频率f；

使用一阶低通滤波器对转速和转矩同时滤波的具体过程为：

引入两个时间常数分别为τ₁和τ₂的一阶低通滤波器对角速度Ω和交轴电流i_q进行滤波，则滤波后的角速度Ω_f和滤波后的电磁转矩T_ef分别表示为

可得滤波后机械运动方程的频域表达式为

采用相同的一阶低通滤波器对Ω和T_e同时进行滤波，即令τ₁＝τ₂＝τ，则滤波后机械运动方程的频域表达式可简化为

上式等式右边第二项为经低通滤波后的负载转矩，该项在3τ～4τ时间后近似为负载转矩T_L(s)，引入低通滤波器不会影响惯量辨识系统的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种考虑系统噪声的朗道自适应转动惯量辨识方法，其特征在于，所述搭建永磁电机转速、电流双闭环调速系统，以此获得惯量辨识所需的角速度、转矩电流的具体过程为：

转速给定与转速反馈之差送入转速调节器，计算得到交轴电流的给定值i_q^*；直轴电流给定值i_d^*＝0；电流给定与电流反馈之差送入两个电流调节器，计算得到电压给定值u_d^*、u_q^*；电压给定值u_d^*、u_q^*经坐标变换后送入空间矢量脉宽调制技术模块得到占空比，用于控制逆变器输出电压，进而驱动电机；系统中给定转速Ω^*设为正弦转速，经过转速计算模块获得电机实际角速度Ω，经过坐标变换模块获得电机转矩电流i_q，角速度Ω和转矩电流i_q是惯量辨识所需要的两个量。

3.根据权利要求1所述的一种考虑系统噪声的朗道自适应转动惯量辨识方法，其特征在于：所述永磁同步电机转动惯量辨识算法具体过程如下：

3.1)忽略粘滞摩擦系数B的情况下，求取出机械运动方程，该方程为其中，J为转动惯量，Ω为电机角速度，T_e为电磁转矩，代表Ω的二次微分，代表电磁转矩T_e的微分；

3.2)定义状态量控制增益b＝1/J，控制量则可构建参考模型为

3.3)构建可调模型为其中，和分别为x和b的估计值；

3.4)定义状态跟踪误差为则误差状态方程表示为

3.5)根据朗道连续时间递推算法，得的自适应律：

式中，k_i为自适应律的积分系数且k_i0；转动惯量估计值可表示为

4.根据权利要求3所述的一种考虑系统噪声的朗道自适应转动惯量辨识方法，其特征在于：还包括激励信号同时输入参考模型、可调模型和自适应机构，参考模型的输出为实际电机角速度的微分可调模型的输出为角速度估计值的微分状态跟踪误差e经微分后送入自适应机构，自适应机构根据输入的和计算出b的估计值并实时调节参考模型中的随着误差量逐渐收敛至0，也将收敛至真实值，即惯量J收敛至真实值，自适应系数k_i越大，辨识速度越快，自适应系数k_i越小，辨识速度越慢。

5.根据权利要求1所述的一种考虑系统噪声的朗道自适应转动惯量辨识方法，其特征在于：自适应系数k_i取0.02。

6.根据权利要求1所述的一种考虑系统噪声的朗道自适应转动惯量辨识方法，其特征在于：滤波器截止频率f取200Hz。