[发明专利]一种无轴承异步电机转速估计方法

权利要求书

1.一种无轴承异步电机的转速估计方法，其特征是采用如下步骤：

步骤一，构建系统模型子系统(1)，包括UT变换模块(11)，系统变换模块(12)，权值计算模块(13)，将UT变换模块(11)和权值计算模块(13)的输出都输入到系统变换模块(12)中；

步骤二，构建观测模型子系统(2)，由UG变换模块(21)和系统观测模块(22)，将系统变换模块(12)的输出sigma点的加权值：和误差协方差矩阵：P(k+1|k)输入到UG变换模块(21)中，产生新的sigma点集，再将新的sigma点集输入到系统观测模块(22)模块中，所述的UG变换模块(21)与UT变换模块(11)相同；

步骤三，构建参数估计子系统(3)，包括协方差计算模块(31)和状态更新模块，将模型子系统(1)和观测模型子系统(2)的输出输入到协方差计算模块(31)中，通过协方差计算模块(31)算出系统预测协方差：和输入到状态更新模块(31)，再加入衰减因子γ²，并将定子电流i_sα,i_sβ的值作为观测值实时输入到状态更新模块(32)中；

步骤四，将状态更新的五个输出再输入到系统模型子系统(1)中，计算下一时刻的值，循环下去，并检测输出的转速值，其中分别是定子电流、电感和转速下一时刻的值；

步骤一中所述的UT变换模型(11)，权值计算模块(13)和系统变换模型(12)的构建方法为：

步骤2.1，所述UT变换模块(11)的构造方法是将输入的五阶状态向量进行UT变换，产生2n+1个sigma点，其中分别是定子电流、电感和转速当前刻的值；状态向量x为n维随机变量，并已知其均值和协方差P；则可通过下面的UT变换得到2n+1个sigma点：

步骤2.2，权值计算模块(13)的构造方法是计算sigma点的相应权值；其中λ＝α²(n+β)-n是一个缩放比例参数，用来降低总的预计误差，α,β为选择的参数：

权值

权值

权值

步骤2.3，系统变换模块(12)构造方法是将sigma点通过系统矩阵f(.)变换后得到sigma点的进一步预测X⁽ⁱ⁾(k+1|k)和误差协方差矩阵P(k+1|k),f(.)根据无轴承异步电机的数学模型构造，其中：

一组采样点：

进一步预测值：X⁽ⁱ⁾(k+1|k)＝f[k,X⁽ⁱ⁾(k|k)]

sigma点的加权值：

误差协方差矩阵：

系统矩阵：

其中Q为系统噪声的协方差矩阵，M为采样时间，L_r：转子电感，R_s：定子电阻，L_s：定子电感，R_r：转子电阻，L_m：互感，

2.根据权利要求1所述的一种无轴承异步电机的转速估计方法，其特征在于，步骤二中系统观测模块(22)构建方法如下：

预测的观测量：Z⁽ⁱ⁾(k+1|k)＝h[X⁽ⁱ⁾(k+1|k)]＝h(.)X⁽ⁱ⁾(k+1|k)

预测的观测的加权值：

其中

为观测矩阵，根据无轴承异步电机的数学模型构造，

3.根据权利要求2所述的一种无轴承异步电机的转速估计方法，其特征在于，步骤三中协方差计算模块(31)和状态更新模块(32)构建方法如下：

步骤4.1，所述协方差计算模块(31)构建方法：

系统预测协方差：

其中R是观测噪声的协方差矩阵；

步骤4.2，所述状态更新模块(32)的构建方法：

Kalman增益矩阵：

状态更新：

协方差更新：