[发明专利]一种基于参数辨识的永磁直线电机的预测电流控制方法

权利要求书

1.基于参数辨识的永磁直线电机的预测电流控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1：首先推导旋转坐标系下永磁直线电机的数学模型和永磁直线电机离散化的预测控制模型；

步骤2：其次推导预测两矢量预测电流控制算法，应用于永磁直线电机模型中，实现对永磁直线电机的两矢量预测电流控制；

步骤3：采用模型参考自适应的方法对电机电感和磁链进行在线辨识，推导电机电感和磁链的参数自适应律，对直线电机的电感参数进行在线辨识，当辨识参数收敛，获得辨识的电感参数；

步骤4：将辨识算法辨识得到的电感参数，应用到两矢量预测电流控制模型当中去，实现电机参数的实时更新，将模型参考自适应辨识算法和两矢量预测电流控制算法相结合，实现闭环控制，消除电机参数变化导致的影响，以达到永磁直线电机更好的控制性能。

2.根据权利要求1所述的基于参数辨识的永磁直线电机预测电流控制方法，其特征在于，永磁直线电机的数学模型和离散化的预测控制模型推导如下：

步骤1.1，隐极式永磁直线电机满足L_d＝L_q＝L_s，因此永磁直线电机在dq旋转坐标系下的电压方程为：

式中，u_d,u_q为定子dq轴电压(V)；i_d,i_q为定子dq轴电压(A)；R为定子相电阻(Ω)；L_d,L_q,L_s分别为定子d轴电感，定子q轴电感，定子电感(H)；ψ_f为电机永磁体磁链(W_b)；ω_e是永磁直线电机的电角速度；

步骤1.2，将电机电流选为状态变量，永磁直线电机的状态方程可以表示为：

由于采样周期T_s足够小，可以采用一阶泰勒公式对电流状态方程进行离散化，即近似认为：

步骤1.3，通过变换能够得到离散化后的永磁直线电机预测电流模型如下所示：

式中，系数矩阵

3.根据权利要求2所述的基于参数辨识的永磁直线电机预测电流控制方法，其特征在于，两矢量预测电流控制算法如下：

传统预测电流控制在一个控制周期内仅作用一个电压矢量，两矢量预测电流控制是在一个控制周期作用一个非零电压矢量和一个零电压矢量，进而分配两个矢量的作用时间，实现更好的控制性能，由于零电压矢量的确定，仅需要选择一个最优的非零电压矢量，最优非零电压矢量的选择依据是距离参考电压矢量的距离最小，总结来说是参考电压矢量所在扇区的角平分线上的基本电压矢量为最优非零电压矢量，参考电压矢量可以表示为：

式中为定子电流的参考值，为k时刻的定子电流，L_s为定子电感，T_s为采样周期,E^k为电机的反电动势；

假设选择的非零电压矢量为u_opt，其作用时间为t_i，定义根据参考电压矢量与非零电压矢量之间的误差矢量为根据数学关系可知，当Δu垂直于u_opt时，Δu有最小值，由矢量运算可以得到u_opt和之间的夹角θ₁满足下式：

根据余弦的定义可知：

进而，非零电压矢量的作用时间可以表示为：