[发明专利]一种基于内模观测器的异步电机控制方法

摘要

本发明公开了一种基于内模观测器的异步电机控制方法，具体为：首先重构控制对象估计模型，得到异步电机电流环的模型，进而根据内模控制原理，设计出内模控制器；并在得到的内模控制器基础上设计二自由度内模控制器；然后在异步电机状态方程的基础上设计内模观测器，最后将二自由度内模控制器与内模观测器相配合，实现对异步电机的控制。本发明通过将内模观测器运用到二自由度内模控制中，内模控制器的设计与控制对象的估计模型息息相关，而控制对象的估计模型中含有电机参数，电机运行过程中会存在一些模型失配、参数摄动等不确定扰动，通过引入内模观测器，利用内模观测器观测出扰动，对电流环进行补偿，从而提高系统鲁棒性。

主权项

1.一种基于内模观测器的异步电机控制方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：步骤1，设计内模控制器：通过给被控对象并联一个与被控对象尽量一致的估计模型，给出重构的控制对象估计模型，即异步电机电流环的模型为：式中：R_s、R_r分别为定子电阻和转子电阻，ω_s为磁场同步旋转角速度，为漏磁系数，L_s、L_r、L_m分别为定子电感、转子电感和定转子之间的互感，s为微分算子；异步电机电流输出表达式为：式中：C(s)为内模控制器，G(s)为被控制对象，Gn(s)为被控对象的估计模型，E(s)为反馈误差信号，R(s)为输入，Y(s)为输出，d(s)为干扰输入；通过闭环反馈后，系统能有效抑制扰动量的影响，提高抗干扰能力；根据内模控制原理，结合异步电机电流环的模型，设计出内模控制器；当模型匹配时，即G(s)＝Gn(s)，如果取内模控制器为控制对象模型的逆，即内模控制器设计为：其中为对象模型中的可逆部分；步骤2，在步骤1得到的内模控制器基础上设计二自由度内模控制器；步骤3，在异步电机状态方程的基础上设计内模观测器，具体为：异步电机在矢量变换后的d‑q相正交坐标系下的数学模型为：式中：usd、usq分别为定子电压在d、q轴上的分量，isd、isq分别为定子电流在d、q轴上的分量，ψsd、ψsq分别为定子磁链在d、q轴上的分量，ω1为磁场同步旋转角速度；其中，磁链方程为：令L＝σLs，通过以上两式，并结合实际系统发生可加性的参数摄动和干扰，电流环模型可重新表示为：式中：Ud、Uq为d‑q相定子电压，ΔL、ΔR为系统参数波动量；定义系统总的不确定量为：即完成内模观测器的设计，式中：fd、fq表示系统的不确定量；步骤4，根据步骤3得到的内模观测器估计出电流内环扰动f_d和f_q，结合步骤2得到的二自由度内模控制器输出转矩电压U_d和励磁电压U_q，进而得到参考转矩电压和参考励磁电压即实现对异步电机的控制。