[发明专利]一种基于双电流观测器的永磁同步电机控制方法

说明书

本发明提供一种基于双电流观测器的永磁同步电机控制方法，实现电机无编码器控制技术，首先建立永磁同步电机数学模型，接着设计两种电流观测器，从这两种电流观测器进而得到反电动势值，然后利用Lyapunov函数验证系统稳定性，最后通过仿真结果确定系统参数。设计电流观测器过程中采取了滑模变结构方法，有效提高了电流估计精度，双电流观测器大大降低了外在干扰的影响，实现电机速度和位置精确估计。由于机械式编码器在永磁同步电机中的使用，不仅增加成本，而且降低可靠性，所以本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于双电流观测器的永磁同步电机控制方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁高速控制，调速范围宽广、动态特性和效率都很高，而且无需激磁电流，提高了电机效率和功率密度，永磁同步电机已经成为伺服系统的主流之选，广泛应用于数控机床、工业机器人等领域。

随着微电子技术、微处理器、控制技术的发展，使得很多算法复杂的控制策略可以应用到电机控制中。目前针对交流电机数学模型的控制策略主要有转差频率控制、矢量控制、解耦控制、直接转矩控制等，而其中的矢量控制、直接转矩控制以其优良控制性能受到普遍关注。然而降低成本、提高性能一直是电机控制领域追求的目标，而编码器的使用无疑带来安装、维护、干扰以及增加成本等问题，因此无传感器技术成为重要的研究方向。目前无传感器技术主要存在干外在扰的问题，还处于理论探索阶段，还有一些理论问题未解决。

近年来，无传感器技术已成为一个重要研究方向，本发明对永磁同步电机的无传感器技术进行研究。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，为了提高永磁同步电机性能，降低成本，本发明提供一种基于双电流观测器的永磁同步电机控制方法。

步骤1：针对凸装子结构的永磁同步电机，建立数学模型，其在静止坐标系α,β中模型为

v_α＝-ψ_fω_r sin(θ) (3)

v_β＝-ψ_fω_r cos(θ) (4)

其中i_α,i_β分别为定子α,β轴的电流，u_α,u_β分别为定子α,β轴的电压，v_α,v_β为反电动势，R为定子电阻，L为定子电感，T_α,T_β分别为定子α,β轴的电磁转矩，ψ_f为磁链，ω_r、θ分别为转速和位置；

步骤2：考虑参数变化，设计电流观测器一为

反电动势势第一个估计值为

其中“^”表示观测量，f_α,f_β表示系统输入控制，

由式(5)(6)及式(1)(2)得到误差方程为

其中“～”表示误差量，

滑模面取为：

由式(9)(10)得到等效控制