[发明专利]一种基于状态空间的永磁电机比例谐振控制器设计方法

说明书

本发明公开了一种基于状态空间的永磁电机比例谐振控制器设计方法，包括：在状态反馈控制结构中加入包含谐振积分器的反馈回路，确定积分器引入的积分状态，并相应地扩张永磁电机电流环连续状态空间表达式，使永磁电机电流环系统模型包含积分状态；根据状态反馈控制结构确定控制律，结合控制律和扩张后的状态空间表达式，得到电机电流闭环系统的状态空间表达式；对谐振控制器进行离散化处理，获取可以用在实际数字控制系统的谐振控制器；在状态反馈控制结构中加入电流环谐振控制器输出限幅和抑制积分饱和策略；根据电机电流闭环系统的设计要求，配置闭环零极点，结合电机电流闭环系统的状态空间表达式进一步对所设计的电机电流环控制器进行参数整定。

技术领域

本发明涉及电气传动领域，尤其涉及一种基于状态空间的永磁电机比例谐振控制器设计方法。

背景技术

精确、快速的转矩响应是高性能电机驱动系统的一项基本要求，为了满足这一要求，电机控制系统必须具备准确、快速地控制电机磁链和电流的能力。永磁电机的常见控制策略包括：直接转矩控制和磁链定向控制。前者直接选择逆变器输出的电压矢量控制磁链和转矩，而后者将定子电流分解为励磁和转矩分量分别控制磁链和转矩。在磁链定向控制方式下，最普遍的做法是在同步旋转dq坐标系下采用比例积分控制器控制dq轴电流，另一种可行的方法是在两相静止αβ坐标系或者三相静止abc坐标系下采用比例谐振控制器控制定子电流^[1]。

传统的比例谐振控制器设计方法是基于传递函数的设计方法，在控制器的设计中，传递函数只能反映系统输入和输出的关系。这种方法无法将控制系统的全部运动状态表示出来，在系统较为复杂的情况下难以保证控制系统的整体性能^[2-3]。此外，比例谐振控制器的参数整定方法通常是基于波特图的频域参数整定方法，控制系统的性能只能通过幅值裕度和相位裕度粗略地估计，而无法定量地确定^[4-5]。而且，由于控制器参数不能与期望的动态性能建立直接的数学联系，所以无法实现对系统动态性能的任意设计，且控制器的参数自整定和实时适应也难以实现。因此，传统的比例谐振控制器设计方法难以保证控制系统的性能。

参考文献

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