[发明专利]一种表贴式永磁同步电机调速系统的饱和控制方法

权利要求书

1.一种表贴式永磁同步电机调速系统的饱和控制方法，由速度环和电流环双闭环控制矢量控制方法组成；其特征在于，所述速度环采用基于Lyapunov函数低增益饱和控制方法。

2.根据权利要求1所述的一种表贴式永磁同步电机调速系统的饱和控制方法，其特征在于，所述速度环采用基于Lyapunov函数低增益饱和控制方法是作用于表贴式永磁同步电机电流饱和控制模型上。

3.根据权利要求2所述的一种表贴式永磁同步电机调速系统的饱和控制方法，其特征在于，所述电流饱和控制模型的设计方法如下：

通过坐标变换得到表贴式永磁同步电机在同步旋转坐标系d-q下的数学模型为：

其中：u_d、u_q分别是定子电压的d-q轴分量；i_d、i_q分别是定子电流的d-q轴分量；R是定子电阻；p_n为电机转子极对数；ψ_f为永磁体磁链；J为电机转动惯量；T_L为负载转矩；L_s为定子电感；ω为实际转速；

采用i_d＝0的转子磁场定向控制方法进行控制，其数学模型如下：

定义表贴式永磁同步电机系统的状态变量为：

其中，x₁是给定参考转速ω^*与光电编码器测得转速ω经过减法器得到速度偏差；

由式(2)和式(3)得到如下状态方程：

定义x＝[x₁ x₂]^T，则状态方程为

4.根据权利要求3所述的一种表贴式永磁同步电机调速系统的饱和控制方法，其特征在于，引入饱和函数sat(·)，对电机q轴电流进行饱和处理，将表贴式永磁同步电机饱和控制模型状态方程设计为：

5.根据权利要求4所述的一种表贴式永磁同步电机调速系统的饱和控制方法，其特征在于，所述基于Lyapunov函数低增益饱和控制方法包括：设计低增益Lyapunov函数为：

V(x(t))＝x^T(t)P(γ)x(t) (7)

其中，正定矩阵P(γ)中的γ取值很小，满足低增益Lyapunov函数要求。

6.根据权利要求5所述的一种表贴式永磁同步电机调速系统的饱和控制方法，其特征在于，所述基于Lyapunov函数低增益饱和控制方法还包括：设计饱和控制器为：u(t)＝-R^-1B^TP(γ)x(t)；

其中，R是使得P(γ)满足Riccati方程有唯一正定解的可逆参数可调矩阵。

7.根据权利要求6所述的一种表贴式永磁同步电机调速系统的饱和控制方法，其特征在于，所述基于Lyapunov函数低增益饱和控制方法的具体步骤如下：

建立Riccati方程A^TP+PA-PBR^-1B^T＝-γP；

求解Riccati方程，得到P(γ)：

设计饱和控制器为：

u(t)＝-R^-1B^TP(γ)x(t)

其中，R是使得P(γ)满足Riccati方程有唯一正定解的可逆参数可调矩阵；即：

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种表贴式永磁同步电机调速系统的饱和控制方法，其特征在于，所述电流环采用PI控制方法。