[发明专利]一种基于MRAS算法的电机低速测速方法

说明书

本发明涉及一种基于MRAS算法的电机低速测速方法，其采用永磁同步电机的运动学方程，结合M/T法以及模型参考自适应法进行低速转速测量，将M/T法求得的速度信息代入MRAS算法的参数输入侧，进而修正MRAS算法的速度观测数据，使得低速测量值比单独使用某一种测速方法更为精确。

技术领域

本发明涉及一种测速方法，特别是指一种基于MRAS算法的电机低速测速方法。

背景技术

众所周知，永磁同步电机凭借其优良的力矩性能，具有更高的速度控制和位置控制性能，目前已经被广泛应用在了如机械臂关节、云台、相机镜头等需要更高精度和低速稳定性的场合。

永磁同步电机一般需要安装位置传感器，其用以采集电机转子位置信息用于电流坐标变换，转速控制或位置控制。常用的转子位置传感器为增量式光电编码器。在低速情况下，光电编码器所得到的角度存在一定的误差。同时，传统的测速方法测频(M)法低速精度不佳，测时(T)法及时频同测(M/T)法低速测量时间过长影响动态性能。传统的改变控制器结构或者前馈补偿的方法均引入了电流进行计算，经过派克变换后的电流存在由于转子位置不精确以及电流采样不精确而造成的误差。这在一定程度上影响了控制器在低转速条件下的控制性能，而此为传统技术的主要缺点。

发明内容

本发明所采用的技术方案为：一种基于MRAS算法的电机低速测速方法，采用永磁同步电机的运动学方程，结合M/T法以及模型参考自适应法进行低速转速测量，将M/T法求得的速度信息代入MRAS算法的参数输入侧，进而修正 MRAS算法的速度观测数据，使得低速测量值比单独使用某一种测速方法更为精确。

将斯特里贝克摩擦转矩模型代替运动学方程中的粘滞阻尼系数项，修正 MRAS算法的低速速度观测器模型，使得所提改进的低速测速方法更加精确。

一种基于MRAS算法的电机低速测速方法，M/T法中在一定时间间隔后，在测量时间内对编码器脉冲进行计数，同时时钟脉冲计数器进行计数，达到规定的测量时间后，下一个编码器脉冲上升沿到来时停止时钟脉冲计数器计数，并由此计数器值m2来确定检测时间。

M/T法测得的转速为：

M/T法测量时间由两部分组成，分别为M法测量所需时间Tg以及下一个编码器脉冲间隔时间ΔT，其检测时间为：

M/T法测速的最大误差εmax为：

计数器值m2与最大误差εmax的关系式：

模型参考自适应系统(MRAS)，由参考模型，可调模型及自适应律组成，可调模型以及参考模型具有相同的输入，将参考模型的输出与可调模型的输出求差，将差值通过自适应律修改可调模型参数，使可调模型逼近参考模型。

永磁同步电机其电流方程为：

定义：

则将电流方程写成如下状态空间表达式：

状态矩阵A包含待辨识的转速信息，因此将此式作为可调模型，永磁同步电机本体作为参考模型，具有相同的输入与输出参数。

利用永磁同步电机的运动学方程，分别代入上述M/T法、模型参考自适应法测得的转速。

采用斯特里贝克摩擦转矩模型代替运动学方程中的粘滞阻尼系数项，转动惯量项用模型参考自适应法估算速度计算：