[发明专利]基于降维观测器的电机调速控制方法

说明书

本发明提供了一种基于降维观测器的电机调速控制方法，该基于降维观测器的电机调速控制方法包括：构建电流环，获取电流环PI控制器比例系数和电流环积分系数；根据电流环构建速度环，获取速度环比例系数及速度环积分系数；构建降维转矩观测器，获取负载转矩和转矩观测器系数，将负载转矩乘以转矩观测器系数后反馈至电流环的输入以完成基于降维观测器的电机调速控制。应用本发明的技术方案，能够解决现有技术中传统的永磁同步电机控制方法无法满足高精度和强抗扰的调速控制要求的技术问题。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机调速控制技术领域，尤其涉及一种基于降维观测器的电机调速控制方法。

背景技术

液体发动机作为航空航天飞行器的核心部件，正在向多电和全电方向发展。供油系统作为发动机系统的核心部分，其性能对于发动机的高效工作尤为重要。应用于高性能飞行器的发动机具有效率高、响应快等特点，而燃油流量对发动机的工作状态有着最为直接的影响，因此高性能发动机对供油系统提出了高控制精度和强抗扰等严苛要求。作为多电发动机供油系统燃油流量调节的核心部件，电动燃油泵的调速性能对供油系统有着至关重要的影响。采用传统控制方法的电动燃油泵调速系统已经不能满足现阶段高性能发动机的发展需求。

电动燃油泵通过电动机带动泵头旋转实现燃油流量控制，作为电动燃油泵系统的核心动力部件，永磁同步电机以其高功率密度、高效率、高精度和低转矩脉动等优点被广泛应用于航空航天等领域，而永磁同步电机的驱动控制性能直接关系到电动燃油泵调速系统的动态品质。针对高性能电动燃油泵调速系统的设计需求，基于传统PID算法的永磁同步电机励磁解耦矢量控制策略已经不能满足高精度和强抗扰的调速控制要求，因此，寻求一种高精度且强抗扰的永磁同步电机调速控制策略显得尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种基于降维观测器的电机调速控制方法，能够解决现有技术中传统的永磁同步电机控制方法无法满足高精度和强抗扰的调速控制要求的技术问题。

本发明提供了一种基于降维观测器的电机调速控制方法，该基于降维观测器的电机调速控制方法包括：构建电流环，获取电流环PI控制器比例系数和电流环积分系数；根据电流环构建速度环，获取速度环比例系数及速度环积分系数；构建降维转矩观测器，获取负载转矩和转矩观测器系数，将负载转矩乘以转矩观测器系数后反馈至电流环的输入以完成基于降维观测器的电机调速控制。

进一步地，电流环的开环传递函数为其中，R_s为电机定子电阻，L_s为电机定子电感，K_u为PWM放大器增益，k_ii为电流环积分系数，k_pi为电流环PI控制器比例系数，s为微分算子。

进一步地，电流环的闭环传递函数为其中，a₁＝R_s/L_s，a₂＝K_uK_fi/L_s，K_fi为电流反馈系数。

进一步地，基于降维观测器的电机调速控制方法根据a₁＝R_s/L_s、a₂＝K_uK_fi/L_s和获取电流环PI控制器比例系数和电流环积分系数，其中，ω_n为系统自由振荡频率，ε为阻尼比，ω_b为电流环带宽。

进一步地，速度环调节器传递函数为其中，k_pv为速度环比例系数，k_iv为速度环积分系数，K_p＝K_iv，T₁＝K_pv/K_iv。