[发明专利]一种永磁同步电机控制方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机控制方法，其采用了四输入观测器，以给定转速ωm*、采集到实际转速ωm、给定转速和实际转速的偏差e以及其偏差e的变化率Δe作为输入的四个观测量，以速度PI调节器中调节参数KP、Ki的初始改变量ΔKP、ΔKi为四输入观测器的输出量进行观测；同时，还采用了适应度最优逼近器，以速度PI调节器的实际输出量iq*作为反馈，从四输入观测器输出的速度PI调节器中调节参数KP、Ki的初始改变量ΔKP、ΔKi集合中，筛选出适应度最优的初始改变量ΔKPm、ΔKim，从而保证系统具有最优的动静态性能。本发明具有快速的动态响应能力、自适应能力强、抗扰动强、跟踪效果好等特点，能使永磁同步电机伺服系统具有更优的动静态性能和更强的自适应力及更好的鲁棒性。

主权项

一种永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）通过位置信号检测器采集PMSM的位置信号，并对位置信号进行微分得到实际转速ωm；（2）采用四输入观测器进行观测，四输入观测器以给定转速ωm*、采集到实际转速ωm、给定转速和实际转速的偏差e以及其偏差e的变化率Δe作为四个输入的观测量，以速度PI调节器中确定出的调节参数KP、Ki的初始改变量ΔKP、ΔKi作为输出量，其中确定出的初始改变量ΔKP、ΔKi为集合形式，其输入与输出间的推导规则为：假设给定转速ωm*和实际转速ωm不发生突变时，给定转速和实际转速的偏差为e0，其偏差e0的变化率为Δe0，确定出的速度PI调节器中调节参数KP、Ki的改变量为ΔKP0、ΔKi0；当观测到给定转速ωm*不变，采集到实际转速ωm突变时：若此时给定转速和实际转速的偏差e比e0大，且其偏差e的变化率Δe比Δe0大，则确定出的初始改变量ΔKP比ΔKP0大，ΔKi也比ΔKi0大，且变化趋势成正比，即给定转速和实际转速的偏差e比e0越大，且其偏差e的变化率Δe比Δe0越大，则确定出的初始改变量ΔKP就比ΔKP0更大，ΔKi也比ΔKi0更大，其中ΔKP、ΔKi为确定出的集合形式；当观测到给定转速ωm*突变时：若此时给定转速和实际转速的偏差e的绝对值比e0的绝对值大，且其偏差e的变化率Δe的绝对值比Δe0的绝对值大，则确定出的初始改变量ΔKP比ΔKP0小，ΔKi也比ΔKi0小，且ΔKP、ΔKi为负的，其变化趋势成正比，即给定转速和实际转速的偏差e的绝对值比e0的绝对值越大，且其偏差e的变化率Δe的绝对值比Δe0的绝对值越大，则确定出的初始改变量ΔKP 比ΔKP0更小，ΔKi也比ΔKi0更小，其中ΔKP、ΔKi为确定出的集合形式；其中，给定转速和实际转速的偏差e和偏差e的变化率Δe的表达式为: e ( n ) = ω m * ( n ) - ω m ( n ) Δe = e ( n ) - e ( n - 1 ) 其速度PI调节器中调节参数KP、Ki与初始改变量ΔKP、ΔKi的表示式为: K p = K p 0 + Δ K p K i = K i 0 + Δ K i 其中，KP0、Ki0为离线整定得到的速度PI调节器中调节参数KP、Ki的初始参数；n为自然数；其中，速度PI调节器的实际输出量iq*与初始改变量ΔKP、ΔKi之间的关系式为： i q * ( t ) = ( K p 0 + Δ K p ) e ( t ) + ( K i 0 + Δ K i ) ∫ 0 t e ( τ ) dτ 其中，iq*(t)为t时刻时速度PI调节器的实际输出量，e(t)为t时刻给定转速和实际转速的偏差；（4）通过传感器采集PMSM三相电流ia、ib、ic，将采集到的三相电流ia、ib、ic以及通过位置信号检测器采集到的位置信号一同传入电流闭环控制器作为电流闭环控制器的输入，以d‑q坐标系下永磁同步电机电枢电流在dq轴上的两个分量的给定值id*、iq*为电流跟踪对象且将其作为电流闭环控制器的输入，由电流闭环控制器输出用于控制各个功率管开通、关断的脉宽调制信号；（5）通过电流闭环控制器得到各个功率管开通、关断的脉宽调制信号，驱动三相逆变器输出相应的三相电流ia、ib、ic来控制永磁同步电机跟随给定信号运行。