[发明专利]基于均匀分布边缘粒子滤波永磁同步电动机转速估计方法

摘要

本发明公开了一种基于均匀分布边缘粒子滤波永磁同步电动机转速估计方法，步骤包括：步骤1、初始化；步骤2、在速度估计定时中断到来时，计算当前时刻的转子位置；然后产生N个随机粒子；步骤3、进行dq坐标变换，分别得到d‑q轴电流、电压的四个值，以及每个粒子对应的四个估计值；步骤4、分别计算各个数值；步骤5、进行卡尔曼滤波；步骤6、计算每个粒子的权重；步骤7、更新状态，输出永磁同步电动机的估计转速和转子位置；步骤8、再次进行更新，当下一个速度估计定时中断到来时，回到步骤2开始下一个循环。本发明方法的结果准确，可靠。

主权项

1.一种基于均匀分布边缘粒子滤波永磁同步电动机转速估计方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、初始化：设置ωe,0为永磁同步电动机的转速初值，θe,0为永磁同步电动机的转子初始位置，P0为卡尔曼滤波过程初始协方差，t＝1为初始化时刻；步骤2、在速度估计定时中断到来时，t时刻的转子位置θe,t由下式(1)计算得到：θe,t＝θe,t‑1+ωe,t‑1Δt，                   (1)其中，θ_e,t为t时刻位置基准值，θ_e,t‑1为t‑1时刻的转子位置，ω_e,t‑1为t‑1时刻的永磁同步电动机估计转速，Δt为采样时间；然后产生N个均匀分布在(θ_e,t‑1,θ_e,t+1)上的随机粒子，第i个粒子位置记为步骤3、将θ_e,t和产生的N个粒子位置分别进行dq轴坐标变换，采用Clark变换式(2)、Park变换式(3)和(4)，分别得到dq轴电流、电压的四个值i_d,i_q,u_d,u_q，以及每个粒子对应的四个估计值iɑ、iβ分别是α‑β坐标系下的电流，iB、iC分别是霍尔元件H0和H1采样得到的电动机B相和C相电流值，iA＝‑(iB+iC)；u_α,u_β分别是α‑β坐标系下的电压值，利用公式(3)和公式(4)得到dq轴电流电压的四个标准值i_d,i_q,u_d,u_q，θ_e,t分别取代入公式(3)和(4)则可得到N个位置估计值各自对应的四个估计值步骤4、根据下面的三个表达式分别计算各个数值：yt＝[id,t‑adid,t‑1‑cdud,t‑1,iq,t‑aqiq,t‑1‑cquq,t‑1]T，其中，右上标T是代表向量转置；yt是基准转速对应的计算向量；为y_t的第i个粒子的估计值，Cⁱ对应第i个粒子的计算值，常数其中，R_s表示定子电阻，L_sd、L_sq分别表示定子电感在dq轴的分量，表示永磁体磁链，Δt表示采样周期；步骤5、利用前面步骤得到的y_t,Cⁱ,ω_e,t‑1,P_t‑1数值，通过卡尔曼滤波得到和P_tⁱ，为第i个粒子对应的转速估计值，P_tⁱ为第i个粒子对应的协方差，P_t‑1为t‑1时刻的协方差，卡尔曼滤波的计算式见下式(6)：其中，Ki是卡尔曼增益，CiT是第i个粒子对应的Ci的转置，ρi为第i个粒子对应的计算值，r,Q分别为测量噪声方差和过程噪声方差；步骤6、根据前面步骤得到的y_t,Cⁱ，分别计算每个粒子的权重，得到权重最大粒子的序号imax，满足W_t^imax≥W_tⁱ,i＝1,2,...,N，权重计算表达式如下式(7)：步骤7、更新状态，即将P_t＝P_t^imax、同时更新，输出永磁同步电动机的估计转速ω_e,t和转子位置θ_e,t；步骤8、再次进行更新，取t＝t+1，当下一个速度估计定时中断到来时，回到步骤2开始下一个循环。