仅知单参数的电机参数在线辨识方法

1.本发明属于电机控制领域，具体涉及一种电机参数在线辨识方法。


背景技术：

2.由于我国对于电机出厂参数的标定没有一个统一的国家标准，很多电机在出厂后的参数存在错误以及误差，且电机在运行过程中随着温度的变化，各项参数也会发生变化，这严重影响了电机的系统稳定性。然而，在很多特殊的应用场合，无法对电机进行离线测量其参数时，进行在线参数辨识就显得尤为重要，本发明中将从获取任意一个已知电机参数对电机进行在线参数辨识，结合遗忘因子最小二乘法。实现对电机的交直轴电感、定子电阻与磁链等多个参数进行辨识。本发明优点在于获取最少电机信息的情况下，对其多个参数进行在线辨识，实际工程中也可代替电机位置传感器获取电角度。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种仅知单参数的电机参数在线辨识方法，不仅算法简单，运算速度快、适用面广，而且能够提高参数的辨识精度与相应速度。
4.本发明的技术方案是：仅知单参数的电机参数在线辨识方法，其特征在于，在实际运行中仅获取任意一个参数，就可以对电机进行在线参数辨识，以三相电机为例的具体步骤如下，其他相数电机也是类似处理：
5.1)通过电流传感器实时采集各相电流，将采集到的电流通过坐标变换得到旋转坐标下的直轴电流id和交轴电流iq，然后对所述直轴电流id和交轴电流iq进行pid控制+超前/滞后校正的复合电流控制器，分别得到所需的直轴控制电压ud和交轴控制电压uq。
[0006][0007]
然后，建立器电机在旋转坐标系下的物理模型：
[0008][0009]
[0010]
2)利用任意一个电机参数结合遗忘因子最小二乘法的递推公式，对电机的电阻、永磁磁链以及交直轴电感进行在线辨识。
[0011]
遗忘因子最小二乘法递推公式如下所示：
[0012][0013]
式中表示待辨识参数，α为遗忘因子，y为输出变量，为输入变量，p为协方差矩阵，k为增益矩阵。下文中的ld、lq为电机的dq轴电感，rs为电机定子电阻，ωe为电机电角速度，ψf为电机永磁磁链。
[0014]
在电机控制系统中设置采样时间为t，在运行过程中t次采集各相电流，并计算出控制电压，通过上述所述公式(1-4)得到所需的矢量控制参数id(t)、iq(t)、ud(t)、uq(t)、ωe(t)。
[0015]
离散变换后：
[0016][0017][0018]
推导得到：
[0019][0020][0021]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，仅已知ωe时的参数辨识系统为：
[0022]
[0023][0024][0025][0026]
yd(t)＝id(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0027]yq
(t)＝iq(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0028][0029][0030][0031][0032]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，仅已知电阻r时的参数辨识系统为：
[0033]
[0034][0035][0036][0037][0038][0039][0040][0041]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，仅已知电感ld时的参数辨识系统为：
[0042][0043]
[0044][0045][0046][0047][0048][0049][0050]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，仅已知lq时的参数辨识系统为：
[0051][0052][0053][0054]
[0055][0056][0057][0058][0059]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，对于表贴式永磁同步电机，仅已知l＝lq＝ld时的参数辨识系统为：
[0060][0061][0062][0063][0064][0065][0066]
[0067][0068]
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的电机参数在线辨识算法，相比于普通的递推最小二乘法而言增加了遗忘因子，能够提高电机的辨识精度，加快辨识效率。在获取最少电机信息的前提下，对电机参数进行在线辨识，也可代替位置传感器辨识电机的电角度。是电机精确控制的基础，本方法既能够作为电机无位置传感器控制技术领域的应用基础，又可以作为实时在线辨识参数并实时修正因为环境改变带来的参数变化对控制性能带来的影响，比如温度变化引起的电阻、电感变化，为了达到更好的控制效果，需要对被控对象-电机的参数在控制系统中进行修正；本方法的辨识系统运算相对简单且高效，可广泛应用于各种电机在高速域、环境变化剧烈应用场景的在线参数辨识，也可为其他领域的参数辨识提供技术参考和指南。
附图说明
[0069]
图1是本发明方法的总框图；
[0070]
图2是本发明方法以三相电机为例的流程图。
具体实施方式
[0071]
本发明的技术方案是：仅知单参数的电机参数在线辨识方法，其特征在于，在实际运行中仅获取任意一个参数，就可以对电机进行在线参数辨识，以三相电机为例的具体步骤如下，其他相数电机也是类似处理：
[0072]
1)通过电流传感器实时采集各相电流，将采集到的电流通过坐标变换得到旋转坐标下的直轴电流id和交轴电流iq，然后对所述直轴电流id和交轴电流iq进行pid控制+超前/滞后校正的复合电流控制器，分别得到所需的直轴控制电压ud和交轴控制电压uq。
[0073][0074]
然后，建立器电机在旋转坐标系下的物理模型：
[0075][0076][0077]
2)利用任意一个电机参数结合遗忘因子最小二乘法的递推公式，对电机的电阻、永磁磁链以及交直轴电感进行在线辨识。
[0078]
遗忘因子最小二乘法递推公式如下所示：
[0079][0080]
式中表示待辨识参数，α为遗忘因子，y为输出变量，为输入变量，p为协方差矩阵，k为增益矩阵。下文中的ld、lq为电机的dq轴电感，rs为电机定子电阻，ωe为电机电角速度，ψf为电机永磁磁链。
[0081]
在电机控制系统中设置采样时间为t，在运行过程中t次采集各相电流，并计算出控制电压，通过上述所述公式(1-4)得到所需的矢量控制参数id(t)、iq(t)、ud(t)、uq(t)、ωe(t)。
[0082]
离散变换后：
[0083][0084][0085]
推导得到：
[0086][0087][0088]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，仅已知ωe时的参数辨识系统为：
[0089]
[0090][0091][0092][0093]
yd(t)＝id(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0094]yq
(t)＝iq(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0095][0096][0097][0098][0099]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，仅已知电阻r时的参数辨识系统为：
[0100]
[0101][0102][0103][0104][0105][0106][0107][0108]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，仅已知电感ld时的参数辨识系统为：
[0109][0110]
[0111][0112][0113][0114][0115][0116][0117]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，仅已知lq时的参数辨识系统为：
[0118][0119][0120][0121]
[0122][0123][0124][0125][0126]
仅知单参数的电机参数在线辨识方法，对于表贴式永磁同步电机，仅已知l＝lq＝ld时的参数辨识系统为：
[0127][0128][0129][0130][0131][0132][0133]
[0134][0135]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。