[发明专利]异步电机多参数解耦在线辨识方法

权利要求书

1.异步电机多参数解耦在线辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：构建异步电机转速和定子电阻的并行辨识算法，探究转速和定子电阻之间的耦合关系，利用李雅普诺夫第二定律对转速和定子电阻的自适应律进行设计，最后基于MRAS对转速和定子电阻进行并行辨识；

S2：构建异步电机转子电阻的辨识策略，基于小信号注入的方式，建立转子电阻的MRAS系统参考模型和MRAS系统可调模型，将两个模型进行相减，将相减得到的误差对需要校正的参数进行校正，再将校正后的参数代入控制系统中，直到控制系统中的转速和定子电阻参数均校正为准确值，调节过程停止，得到不影响电机输出转矩的转子电阻辨识策略；

其中，所述构建异步电机转速和定子电阻的并行辨识算法包括如下步骤：

S101：建立异步电机转速和定子电阻之间的耦合关系分析

异步电机在dq轴上的稳态电压方程可以写成如下的形式：

式中：u_sd和u_sq分别为d、q轴电压；i_sd和i_sq分别为d、q轴电流；和分别为d、q轴转子磁链；ω_e为异步电机的同步角频率；L_m、L_r和L_σ分别为激磁电感、转子电感和漏电感；R_s为定子电阻；

根据异步电机的稳态电压方程，得到定子电阻误差和磁链误差的关系如下：

式中：为控制系统中的q轴转子磁链参数值，R_sref为控制系统中的定子电阻参数值，为q轴转子磁链，R_s为定子电阻；

异步电机在dq轴上的稳态电流方程可以写成如下的形式：

式中：T_r为异步电机的转子时间常数，ω_s为异步电机的转差频率；

根据异步电机的稳态电流方程，得到转速误差和磁链误差的关系如下：

得到异步电机的磁链误差、转速误差和定子电阻误差之间的关系如下：

其中，

异步电机转速和定子电阻之间的耦合关系如下：

S102：利用李雅普诺夫第二定律对转速和定子电阻的自适应律进行设计，构建李雅普诺夫函数如下：

式中，λ₁和λ₂均为正数，ω_e为异步电机的同步角频率，R_s为定子电阻，R_sref为控制系统中的定子电阻参数值，ω_eref为控制系统中异步电机的同步角频率，T为异步电机的转子时间常数；

对上式求导，可以得到如下形式：

式中，第一项为电机参数准确时的特征矩阵，则为负定，令其后四项相加为负定，则系统稳定；

令其后四项相加为M，引入N，令M+N＝0，若N大于0，则M负定；M为下式：

综合异步电机转速和定子电阻之间的耦合关系得到N，M为下式：

令M+N＝0，可以得到转速和定子电阻的补偿形式如下式：

其中，

S103：令f₁＝i_sq×i_sq×L_r/L_m，f₂＝0，得到转速的自适应律为磁链和电流乘积，则定子电阻的自适应律为带ω_e信息的q轴磁链，则

S104：异步电机转速和定子电阻的并行辨识，基于转速和定子电阻的自适应律，确定辨识算法中的参考模型和自适应模型；其中，参考模型为参数准确下的模型，自适应模型为控制系统参数下的模型，磁链需要通过磁链观测器去观测；

S105：将上述S104中两个模型得出的值进行相减，将相减之后的误差输入PI，利用PI的输出校正需要观测的参数，再将校正后的参数代入控制系统中，直到控制系统中的转速和定子电阻参数均校正为准确值，PI调节过程才停止；

所述构建异步电机转子电阻的辨识策略，包括如下步骤：

S201：在指令磁链上注入正弦的小信号如下式：

式中，为注入小信号之后的指令磁链，为注入小信号之前的指令磁链，A为注入小信号的幅值，ω为注入小信号的频率，α为注入小信号的相位；

S202：当定位准确时，则注入正弦小信号的指令磁链均在d轴上，由磁链和电流关系如下式：

式中，为d轴转子磁链，L_m为激磁电感，T_r为异步电机的转子时间常数，i_sd为d轴电流，p为微分算子；

得到

对指令磁链进行求导，得到

将代入中，得到如下关系式：

其中，上式等号左侧为MRAS系统的参考模型，上式等号右侧为MRAS系统的可调模型；

S203：将上述S202中两个模型得出的值进行相减，将相减之后的误差输入PI，利用PI的输出校正需要观测的参数，再将校正后的参数代入控制系统中，直到控制系统中的转速和定子电阻参数均校正为准确值，PI调节过程才停止。