[发明专利]一种采用自抗扰控制技术的网络化永磁同步电机时延补偿和控制方法

摘要

一种采用自抗扰控制技术的网络化永磁同步电机时延补偿和控制方法，包括以下步骤：1)建立含有时变网络诱导时延的永磁同步电机控制系统模型。将网络化永磁同步电机控制系统描述为一个具有一步输入时滞的离散时间线性时变系统，进而将时变时延引起的系统不确定动态部分描述为系统的加性噪声；2)设计扩张状态观测器设计，采用扩张状态观测器可将时变时延引起的不确定动态作为总和扰动的一部分进行估计；3)补偿网络化永磁同步电机控制系统中由时变时延引起的不确定动态。补偿过程可抵消系统中所有由时变时延引起的不确定动态和内外扰动。本发明对时延引起的不确定性和系统内外扰动以及模型不确定性均具有很强的抑制能力。

主权项

一种采用自抗扰控制技术的网络化永磁同步电机时延补偿和控制方法，其特征在于：所述方法包括以下过程：步骤1)建立含有时变网络诱导时延的永磁同步电机控制系统模型，将网络化永磁同步电机控制系统描述为一个具有一步输入时滞的离散时间线性时变系统，进而将时变时延引起的系统不确定动态部分描述为系统的加性噪声；网络化永磁同步电机控制系统模型扩张成如下的二阶系统模型：x1(k+1)=x1(k)+T(x2(k)+baTu(k))x2(k+1)=x2(k)+Tw(k)---(1)]]>步骤2)设计扩张状态观测器，过程包括：2.1)设计扩张状态观测器用于估计系统(1)中两个状态变量的扩张状态观测器具有如下形式：e(k)=z1(k)-x1(k)fe=fal(e(k),0.5,δ)fe1=fal(e(k),0.25,δ)z1(k+1)=z1(k)+h(z2(k)-β01fe+baTu(k))z2(k+1)=z2(k)+h(-β02fe1)---(2)]]>其中，e(k)为电机转速参考值与实际转速的估计值之差，z1(k)是对电机转速x1(k)的估计，z2(k)是对新扩张状态量x2(k)的估计，h是积分步长；fal(e(k),0.25,δ)为非线性函数，具体形式如式(3)所示；δ、β01、β02为一组待整定的参数；fal(e(k),a,δ)=e(k)δ1-a|e(k)|≤δ|e(k)|asign(e(k))|e(k)|>δ---(3)]]>其中，a为幂指数，δ为线性段的区间长度，sign()为符号函数，具体表达式如式(4)所示；sign(x)=1x>00x=0-1x<0---(4)]]>2.2)对时变网络诱导时延引起的不确定性的估计所设计的扩张状态观测器对永磁同步电机的转速以及新扩张的由网络诱导时延引起的不确动态进行估计。步骤3)设计带有扩张状态观测器的网络化永磁同步电机自抗扰控制器，对网络化永磁同步电机控制系统中时变时延项的补偿过程：3.1)安排过渡过程将电机参考转速v，经过跟踪微分器获得转速v的过渡信号v1，将跳变的转速信号平滑化，式(5)给出跟踪微分器的具体形式：e(k)=v1(k)-v(k)fh=fal(e(k),a,δ)v1(k)=v1(k)+h(-Rfh)---(5)]]>其中，R为快速跟踪因子，h为积分步长，e(k)为过渡信号和参考信号的差；3.2)用扩张状态观测器估计网络诱导时延引起的不确定性通过扩张状态观测器获得对新扩张状态量x2(k)的估计z2(k)，x2(k)中既含有时变时延引起的不确定动态又含有内外扰动，扩张状态观测器一并将其作为总和扰动予以估计。3.3)时延引起的控制系统不确定性补偿和控制律设计得到一个转速误差量，即e1(k)＝v1(k)‑z1(k)，经过非线性组合计算出控制量u0(k)，计算过程如式(6)所示：e1(k)=v1(k)-z1(k)u0(k)=-fal(e1(k),a,h)u(k)=aT(u0(k)-z2(k))/b---(6)]]>在得到的控制量u0(k)中减去z2(k)得到新的控制量，即补偿过程可抵消系统中所有含有时变时延的总和扰动项。