[发明专利]基于全阶自适应观测器的PMSM传感器抗扰控制方法

说明书

本发明公开了一种基于全阶自适应观测器的PMSM无速度传感器抗扰，具体包括如下步骤：步骤1，采用霍尔传感器对电压和电流信号进行采样；步骤2，对步骤1采集到的电流信号依次进行Clark和Park变换；步骤3，根据步骤2所得结果，采用全阶自适应观测器估计转速和转子位置；步骤4，对步骤3所得结果进行负载扰动估计与扰动补偿；步骤5，根据步骤4所得结果构建闭环控制系统。本发明将负载扰动观测器与全阶自适应观测器无速度传感器控制相结合，能够减小系统对负载突变的敏感程度，提升系统的抗干扰能力。

技术领域

本发明属于永磁同步电动机技术领域，涉及一种基于全阶自适应观测器的PMSM传感器抗扰控制方法。

背景技术

永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM) 是同步电动机的一种，与异步电动机相比具有功率密度高、转矩惯性比大、结构简单、调速范围宽、体积小等优点，加之稀土等永磁材料性能逐渐提高，成本不断下降，使得永磁同步电动机在交流调速领域获得了广泛应用，如工业机器人、数控机床、电动汽车、航空航天等。

永磁同步电动机是一个多变量、非线性、强耦合系统，应用环境一般较为复杂且常常伴随各种不确定扰动等问题，这就要求控制系统具有更强的稳定性与鲁棒性。在高性能永磁同步电机控制系统中，准确地获取电机转子位置和转速是系统稳定运行的关键因素。转子位置和转速一般是通过机械式传感器测量得到的，但机械式传感器由于存在成本较高、安装相对复杂、维护困难、增大系统体积、降低系统可靠性等缺点，极大地限制了其应用场合。为了解决上述问题，通常采用无速度传感器控制技术来获得电机转子位置和转速，该技术具有适应性强、适用范围广、节约成本、易于维护等优点。

无速度传感器控制技术按是否需要电机模型可分为电机模型法与信号注入法。电机模型法是在电机不安装机械式位置传感器的情况下，利用电机的数学模型估算出电机转速以及转子位置。电机模型法可以分为卡尔曼滤波器法、模型参考自适应法、人工智能算法、全阶自适应观测器法等，其中全阶自适应观测器具有结构简单、易于实现、便于计算、通用性强等优点而受到广泛关注。但全阶自适应观测器也存在以下两个缺点：首先，全阶自适应观测器对于负载突变较为敏感，当突加负载时，转速跌落较明显，恢复时间较长；突减负载时，转速上升较明显，恢复时间较长。其次，全阶自适应观测器中增益矩阵的选取较为困难，在低速和中高速时需要选取不同的增益矩阵来保证系统具有良好的动稳态性能，系统的参数调节过于复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于全阶自适应观测器的PMSM传感器抗扰控制方法，该方法将负载扰动观测器与全阶自适应观测器无速度传感器控制相结合，能够减小系统对负载突变的敏感程度，提升系统的抗干扰能力。

本发明所采用的技术方案是，基于全阶自适应观测器的PMSM 无速度传感器抗扰控制方法，具体包括如下步骤：

步骤1，采用霍尔传感器对电压和电流信号进行采样；

步骤2，对步骤1采集到的电流信号依次进行Clark和Park变换；

步骤3，根据步骤2所得结果，采用全阶自适应观测器估计转速和转子位置；

步骤4，对步骤3所得结果进行负载扰动估计与扰动补偿；

步骤5，根据步骤4所得结果构建闭环控制系统。

本发明的特点还在于，

步骤1的具体过程为：

通过电流霍尔传感器采集三相电流i_a、i_b和i_c，通过霍尔电压传感器对定子电压在d-q轴上的分量U_d和U_q进行测量。

步骤2的具体过程为：