[发明专利]基于加性状态分解的永磁同步电机模型预测速度控制方法

权利要求书

1.基于加性状态分解的永磁同步电机模型预测速度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立dq同步旋转坐标系下表贴式永磁同步电机的数学模型；

S2、利用加性状态分解技术，将速度子系统等效分解为标称主系统和包含不确定性的辅系统；

S3、针对主系统，设计指数收敛型模型预测控制器，使得主系统输出对给定参考转速的跟踪误差以指数形式渐近收敛至0附近；

S4、针对辅系统，设计广义比例积分观测器在线估计速度子系统的总扰动，在此基础上，设计基于扰动主动补偿的状态反馈控制律，抑制扰动对辅系统输出的影响；

S5、对主系统和辅系统的控制输入进行融合，得到速度环复合控制律。

2.根据权利要求1所述的基于加性状态分解的永磁同步电机模型预测速度控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的表贴式永磁同步电机数学模型建立为：

其中R和L分别为定子电阻和定子电感，p为电机极对数，J为转子转动惯量，B为粘滞阻尼系数，ψ_f为转子永磁体磁链，i_d和i_q分别为d、q轴电流，u_d和u_q分别为d、q轴电压，ω为转子角速度，ω_e＝pω为转子电角速度，T_L为负载转矩。

3.根据权利要求1所述的基于加性状态分解的永磁同步电机模型预测速度控制方法，其特征在于，所述步骤S2中速度子系统的分解包括以下子步骤：

S201、依据加性状态分解思想，将速度子系统划分为主系统和辅系统，简化控制问题；将主系统记为：

其中ω_p为主系统状态，u_qp为主系统控制输入；主系统的控制目标为：设计u_qp使得当时间t→∞时，ω_p-ω_r→0，其中ω_r为给定的参考输入转速；

S202、定义：

其中i_qr为速度环复合控制律，将ω_s和i_qs分别作为辅系统的状态和控制输入，建立辅系统状态方程：

令将上述辅系统进一步记为：

辅系统的控制目标为：设计i_qs使得当时间t→∞时，ω_s→0。

4.根据权利要求1所述的基于加性状态分解的永磁同步电机模型预测速度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中主系统的指数收敛型模型预测控制器的设计包括以下子步骤：

S301、设速度环离散周期为T_s，则主系统的离散化形式为：

ω_p(k+1)＝ω_p(k)+T_sbi_qp(k)；

定义主系统速度跟踪误差：

对上式求一阶导数并进行离散化：

假设e_p以指数形式收敛至0，即

其中为指数收敛系数，对上式进行离散化：

S302、选取如下代价函数：

式中为权重系数；

S303、步骤S302中的代价函数取得最小值时对应的主系统控制律为：

其中