[发明专利]一种考虑电流限幅的永磁同步电机鲁棒位置控制方法

权利要求书

1.一种考虑电流限幅的永磁同步电机鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：确定受限幅环节以及干扰影响下的永磁同步电机动态方程

在实际系统中，永磁同步电机控制系统的动态方程表示为

其中，θ为电机转子角度，i_q表示在d-q坐标系下q轴定子电流，K_t指的是转矩常数，J为电机转动惯量，B为粘性摩擦系数，T_L表示负载转矩；

进一步考虑系统参数不确定性、未知负载转矩以及电流环追踪误差的影响，将永磁同步电机动态方程改写为

其中，i_q^*为q轴定子电流的参考值，K_to、J_o、B_o分别表示转矩常数、转动惯量、粘性摩擦系数的标称值，和则表示系统参数真实值与标称值之间的偏差；

限幅环节对参考电流的影响由如下公式表示：其中，u为待设计的控制量，即永磁同步电机位置环控制器，I_max为限幅环节的限幅值；

则有如下关系成立：i_q^*＝f(u)＝u+Δu；

其中，Δu＝f(u)-u表示限幅环节带来的影响；

得到完整的综合考虑系统干扰以及限幅环节影响的永磁同步电机动态方程：

其中，d表示集总干扰项，其具体表达式为

步骤2：控制目标确定及辅助信号构造

在永磁同步电机位置控制中，保证电机转子角度在有限时间内精准地到达给定位置，即

其中，θ_d为永磁同步电机的目标转子位置；

进一步定义位置跟踪误差信号为e₁＝θ_d-θ；

为进行后续控制器设计以及稳定性分析工作，构造如下形式的辅助信号：

其中，α和β均为大于0的正常数；

步骤3：鲁棒位置控制器设计及闭环系统稳定性分析

在步骤1和步骤2的基础上，给出如下形式永磁同步电机鲁棒位置控制器：

其中，k和λ为正的控制增益；

构造李雅普诺夫候选函数：

结合Lyapunov稳定性方法以及LaSalle–Yoshizawa定理证得闭环系统渐近稳定性；

步骤4：首先，通过安装在永磁同步电机内的传感器对电机的位置及速度进行实时测量，在得到系统状态量后，将其代入步骤3所给出的鲁棒位置控制器得到控制信号，根据此控制信号作为永磁同步电机位置环的控制器，便实现对电机转子位置的精准追踪，同时有效抑制包括系统参数不确定性、未知负载转矩以及电流限幅的影响，保证永磁同步电机系统在干扰影响下仍能实现快速精准的定位功能。