一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法

文档序号:25608847发布日期:2021-06-25 14:29阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步,建立永磁同步电机标称模型;第二步,设计干扰观测器,对电机速度环外部干扰进行实时估计与补偿,得到干扰估计值;第三步,基于多模变结构控制原理设计变结构控制器,通过在电机响应过程中切换pi与ip控制器,消除超调量,所述超调量表示被调参数动态偏离给定值的最大程度,保证电机响应速度;第四步,基于模糊控制理论建立模糊规则,针对第三步pi与ip控制器切换过程设计模糊切换控制器,保证切换的平滑性;第五步,将第二步获得的干扰估计值与第三步中的变结构控制器输出进行复合,得到基于模糊切换策略的复合变结构控制器,保证永磁同步电机的跟踪精度。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法,其特征在于:所述第一步,建立永磁同步电机标称模型如下:其中,i
d
,i
q
分别为定子电流d,q轴分量;u
d
,u
q
分别为定子电压d,q轴分量;l为定子轴电感;r为定子电阻;ω为永磁同步电机角速度;n
p
为磁极对数;ψ
f
为磁链量;j为永磁同步电机转动惯量;分别为d轴电流、q轴电流和角速度对时间的一阶导数;t
e
为永磁同步电机输出的电磁转矩;d
s
为速度环所受总干扰。3.根据权利要求1所述的一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法,其特征在于:所述第二步中,设计干扰观测器如下:其中,q(s)为低通滤波器;τ为低通滤波器常值系数;q
inv
(s)为低通滤波器与电机名义模型的逆相乘;为总干扰d
s
的估计值;p(s)为由永磁同步电机标称模型推导出的传递函数。
4.根据权利要求1所述的一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法,其特征在于:所述第三步中,基于多模变结构控制原理设计变结构控制器包括一个pi控制器和一个ip控制器,采用模糊切换保证pi与ip控制器的平稳过渡:其中,u
pi
和u
ip
分别为pi控制器和ip控制器的控制输出;k
p
为比例系数;k
i
为积分系数;e为转速误差;ω
out
为永磁同步电机输出转速;s为拉氏变换复变量算子;pi与ip控制器的切换根据输出转速ω
out
的大小按照固定的模糊逻辑公式进行切换,采用加权的方式进行叠加,将pi控制器与ip控制器的控制输出与对应的权重系数相乘再求和得出实际控制输出,通过下式得出:u
vspi
=(1

ε)u
pi
+εu
ip
其中,u
vspi
为变结构控制器的实际控制输出;1

ε和ε分别为pi控制器和ip控制器的权重系数;权重系数ε随速度的增大由0增至1,在系统响应初期,pi控制器起主要作用,保证响应过程的快速性;随着响应过程的进行,pi的控制作用减弱,ip的控制作用增强;在接近期望速度值时,ip控制器起主要作用,消除超调,同时响应进入稳态后,仅ip控制器起作用;此变结构控制器在起始时保留了pi控制器响应的快速性,在期望值附近保留ip控制器无超调的特点。5.根据权利要求1所述的一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法,其特征在于:所述第四步,具体实现如下:基于模糊控制理论,选用均匀分布的三角形隶属度函数并建立模糊规则,将输出转速ω
out
作为模糊切换控制器输入,ip控制器的权重系数ε作为输出,分别对模糊切换控制器的输入和输出设定基本论域、模糊子集;ω
out
的基本论域定为{0,ω
*
}、模糊子集定为{nb,nm,ns,no,o,po,ps,pm,pb},其中ω
*
为期望速度值;ε的基本论域定为{0,1}、模糊子集定为{nb,nm,ns,no,o,po,ps,pm,pb},并按如下的模糊控制规则进行切换:若“速度ω
out”为“极小(nb)”,则“权重系数ε”为“极小(nb)”;若“速度ω
out”为“非常小(nm)”,则“权重系数ε”为“非常小(nm)”;若“速度ω
out”为“相当小(ns)”,则“权重系数ε”为“相当小(ns)”;若“速度ω
out”为“比较小(no)”,则“权重系数ε”为“比较小(no)”;若“速度ω
out”为“中(o)”,则“权重系数ε”为“中(o)”;若“速度ω
out”为“比较大(po)”,则“权重系数ε”为“比较大(po)”;若“速度ω
out”为“相当大(ps)”,则“权重系数ε”为“相当大(ps)”;若“速度ω
out”为“非常大(pm)”,则“权重系数ε”为“非常大(pm)”;若“速度ω
out”为“极大(pb)”,则“权重系数ε”为“极大(pb)”;在切换过程中,随着速度的增加,得到pi控制器与ip控制器不同的输出权重系数,然后经过系数加权平均,得到变结构控制器的混合输出,随着速度的增加,pi控制器的权重系数
1

ε从1降为0,ip控制器的权重系数ε从0升为1,完成由pi控制器到ip控制器的切换。6.根据权利要求1所述的一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法,其特征在于:所述第五步中,基于模糊切换策略的复合变结构控制器如下:其中,u
v
为永磁同步电机复合控制器;u
vspi
为变结构控制器的实际控制输出;为速度环所受总干扰d
s
的估计值;n
p
为磁极对数;ψ
f
为磁链量。
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1