[发明专利]一种永磁同步电机驱动柔性负载谐振抑制方法和装置

说明书

本申请涉及一种永磁同步电机驱动柔性负载谐振抑制方法和装置，永磁同步电机驱动柔性负载后，得到负载转速与电磁转矩之间的传递函数、轴上转矩与电磁转矩的传递函数，求取频率信号；然后，通过轴上转矩与电磁转矩的传递函数得到电机转速增量；最后，由电机转速增量计算转速负反馈抑制环中转矩反馈增量，以转矩增量的形式对电磁转矩输出进行反馈调整，进而增大轴端阻尼系数，以此实现柔性负载谐振的抑制并同时能够保证系统动态响应性能。

技术领域

本申请属于同步电机驱动技术领域，尤其是涉及一种永磁同步电机驱动柔性负载谐振抑制方法和装置。

背景技术

永磁同步电机以其自身性能好、体积小、结构简单、调速范围广等优点，广泛应用于冶金、陶瓷、电动汽车等领域。而在实际电动汽车系统中，由于悬架、轮胎等弹性体的作用，电动汽车用永磁同步电机不可避免地会携带柔性负载，而柔性负载特征给运动控制系统带来许多问题，如电机在起步、急停等转矩变化迅速的工况下，转速发生抖动，从而影响机械寿命以及乘车舒适性。

为抑制永磁同步电机驱动柔性负载产生的振荡现象，现有技术中已有人提出在转速调节器的输出端与转矩给定之间串入陷波滤波器的方法，其本质为对高频分量进行衰减，虽然能够被动地抑制柔性负载的谐振，但需要准确提取系统的谐振特征，如谐振频率、反谐振频率等，如果谐振频率提取不准确则可能导致陷波的失败，同时在涉及高阶系统时算法复杂，不易于在实际系统中进行。而对于基于经典控制理论中PI控制的主动抑制策略，可实现速度的无静差跟踪和一定程度的机械谐振抑制效果，但是由于PI调节器仅有两个可调参数，难以实现极点的任意配置，因此，并不能够完全解决负载谐振问题。尽管又有相关现有技术进一步提出了构建状态观测器的方法，但观测到的负载信息中通常包含随机噪声，噪声与谐振信息混杂在一起，难以分离。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中的不足，从而提供一种能够达到谐振抑制目的的同时能够保证系统动态响应性能的永磁同步电机驱动柔性负载谐振抑制方法和装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种永磁同步电机驱动柔性负载谐振抑制方法，包括以下步骤：

永磁同步电机驱动柔性负载后，采集永磁同步电机的电磁转矩 T_e，电机转速ω_m和轴上转矩T_c；

计算负载转速与电磁转矩之间的传递函数Q₁；

通过负载转速与电磁转矩之间的传递函数Q₁计算获取电机转速中表征系统谐振的频率信号ω；

通过频率信号ω计算获取电机转速增量Δω_m并计算得到转矩反馈增量；

以转矩反馈增量对电磁转矩输出进行反馈调整。

优选地，本发明的永磁同步电机驱动柔性负载谐振抑制方法，负载转速与电磁转矩之间的传递函数Q₁的计算公式为：

式中，J_m为电机转轴的转动惯量，J_L为负载机构的等效转动惯量， K为弹性轴的弹性系数，C为轴上阻尼系数，s为复变量。

优选地，本发明的永磁同步电机驱动柔性负载谐振抑制方法，对负载转速与电磁转矩之间的传递函数Q₁进行移项变换得到电机转速ω_m的函数曲线，将电机转速ω_m的函数曲线通过高通滤波器进行滤波，得到频率信号高通滤波器为T_q为滤波器的时间常数。

优选地，本发明的永磁同步电机驱动柔性负载谐振抑制方法，电机转速增量Δω_m的表达式为：