[发明专利]一种无刷直流电机最小二乘分类调速方法

说明书

本发明公开了一种无刷直流电机最小二乘分类调速方法，包括步骤：1）利用安装有位置传感器的同种电机，检测电机转子位置并调速，同时检测反电动势信号；2）以反电动势信号为输入，过零点信号为输出，进行最小二乘分类器的离线训练；3）利用训练好的最小二乘分类器对无刷直流电机控制系统的反电动势数据进行分类，获得过零点时刻，从而计算电机转速和换相信号，实现换相，将电机转速反馈到无刷直流电机控制系统的PID控制器中计算控制量，实现调速。本发明实现了无刷直流电机无位置传感器的控制，利用最小二乘分类器对反电动势分类，用于过零点信号估计，对非常规的反电动势过零点检测更准确。

技术领域

本发明涉及无刷直流电机控制技术领域，具体涉及一种无刷直流电机最小二乘分类调速方法。

背景技术

无刷直流电机若用反电动势过零点确定换相时刻，便不需要安装霍尔传感器来检测转子位置，通常检测非导通相端电压计算出反电动势，然后通过检测反电动势零点来获得换相信号，但反电动势检测方法由于硬件电路开的关噪声、外界噪声等，若负载增加则信噪比降低，检测到错误过零点的概率很高，速度变化也可能使绕组的特性改变，引起反电动势波动，由此引起的虚假过零点使得电机换相时刻难以确定，换相时刻不准确导致了转矩脉动使无刷直流电机抖动，为了实现电机的平滑调速，必须解决反电动势法存在的上述问题。

本文设计了一个反电动势零点分类器对所有检测到的反电动势进行分类，非零点归为一类，零点归为另一类，这样就能用该反电动势分类器检测出过零点了。最小二乘分类器能在保证较高的准确率的同时，将计算量最大限度减小，将其应用于嵌入式系统中如DSP能够满足。迄今为止，采用最小二乘反电动势分类器测速的无刷直流电机无位置传感器调速尚未出现。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种无刷直流电机最小二乘分类调速方法，以解决现有控制方法中反电动势过零点检测不准确的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种无刷直流电机最小二乘分类调速方法，包括：

步骤S1：采集离线训练数据，利用安装有位置传感器的同种电机，检测电机转子位置并调速，同时检测反电动势信号；

步骤S2：以反电动势信号为输入，过零点信号为输出，进行最小二乘分类器的离线训练；

步骤S3：利用采样电路对无位置传感器的无刷直流电机控制系统的反电动势数据进行采样，利用训练好的最小二乘分类器对在线反电动势数据进行分类，获得过零点时刻，从而计算电机转速和换相信号，实现换相，将电机转速反馈到无刷直流电机控制系统的PID控制器中计算控制量，实现调速。

进一步地，所述步骤S2具体为：

离线训练最小二乘分类器，保留p拍的反电动势信号{e(k-1),…,e(k-p)}在时间轴上显示出来，每个周期都只有一个过零点，标记出过零点，过零点样本的输出为y(k)=1，非过零点样本的输出为y(k)=0；p拍的反电动势输入信号{e(k),…,e(k-p+1)}和p拍的输出信号{y(k),…,y(k-p+1)}作为训练样本，求解特征向量x(k)为：x(k)=P(y(k-1),...,y(k-n),e(k),...,e(k-n))，其中e(k),…,e(k-n)和y(k),…,y(k-n)分别为分类器第k时刻的输入和输出，n表示输入和输出的拍数；基于最小二乘法构建最小二乘分类器。

进一步地，所述步骤S3中获得过零点时刻的具体方法包括：

采用三段式启动法启动电机，分为转子预定位、升频升压同步运行、切换自同步运行三个阶段，启动完成后不断检测到稳定的反电动势；