[发明专利]基于自适应交互双模算法的测速发电机的滤波测速方法

说明书

发明提供了一种基于自适应交互双模算法的测速发电机的滤波测速方法。所述基于自适应交互双模算法的测速发电机的滤波测速方法包括如下步骤：步骤1：针对测速发电机不对称的特性，建立类爪极永磁式交流测速电机测速模型；步骤2：根据步骤1建立的测速发电机数学模型，提出滤波测速算法，并应用于该测速发电机数学模型中，从而精确计算得出测速发电机的转速。本发明的有益效果是：所述基于自适应交互双模算法的测速发电机的滤波测速方法提出的宽范围滤波测速算法对于结构不对称扰动具有良好的鲁棒性，能够适用于转速高机动调节，实时性和精度高，调速范围宽。

技术领域

本发明属于测速发电机技术领域，具体地涉及一种基于自适应交互双模算法的测速发电机的滤波测速方法。

背景技术

近年来，各类伺服控制系统广泛应用于智能制造、工业机器人、精密数控装备等行业领域。在高性能伺服系统中，电机速度反馈的实时性和精度是影响伺服系统控制性能的决定性因素。在当前的工程应用中，受限于测速传感器成本和分辨率以及无传感器技术依赖于复杂、高阶的电机模型和负载特性，环境扰动、复杂工况等因素的影响，宽范围、高精度电机转速测量问题仍是学术和工程界具有挑战的研究方向，受到了广泛的关注。

目前，对于宽范围、高精度电机转速测量问题的解决方案有两种：基于对各类测速传感器的测速性能进行优化、及基于各型电机模型参数的无传感器测速技术。

尽管基于各型电机模型参数的无传感器测速技术虽然取得了长足的进步，但由于都需要依赖于各型电机精确的模型参数，受限于系统环境，与基于传感器的测速方法相比精度较低，抗干扰能力较差，主要应用于对空间、密封性、环境工况等有苛刻要求的特定场景。

当前，综合考虑性价比、可靠性和测速性能，基于传感器的测速方法仍是普通环境下测速应用中的首选方法。由于测速传感器的精度(线数)与价格成正比，高精度、高性能测速传感器高昂的价格让普通用户望而却步。因此针对常规精度测速传感器，设计在保证高、中转速区测速精度，并能有效改善低速区测速精度的宽范围、高可靠、实时滤波测速算法对提高普通测速传感器的应用范围具有重要的工程意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷或问题，提供一种基于自适应交互双模算法的测速发电机的滤波测速方法。

本发明的技术方案如下：一种基于自适应交互双模算法的测速发电机的滤波测速方法包括如下步骤：步骤1：针对测速发电机不对称的特性，建立类爪极永磁式交流测速电机测速模型；步骤2：根据步骤1建立的测速发电机数学模型，提出滤波测速算法，并应用于该测速发电机数学模型中，从而精确计算得出测速发电机的转速。

优选地，在步骤一中，具体包括如下步骤：

步骤1.1：由于结构不对称参数Δθ的存在使得测速发电机的导磁爪距呈不均匀分布特性，即出现机械弧度为的长导磁爪距和机械弧度为的短导磁爪距；假定永磁转子以电角速度ω相对定子绕组顺时针方向旋转，在k时刻，永磁转子的N极或S极旋转至和段的电角速度和经历的电角度分别为：

其中：Θ_k＝Θ_k-1+ω_kT，T为采样周期，为导磁爪偏差电角度；

步骤1.2：假定永磁转子以磁爪D的中心作为永磁转子旋转的起始参考点，则永磁转子定子绕组基波电动势的离散测速方程为：

其中：υ_k为零均值白噪声序列，协方差矩阵为R。

优选地，在步骤二中，考虑到测速发电机永磁转子的转动状态一般为恒速或变速运动的组合，则将测速发电机永磁转子(被测电机)的运动状态对应为两个运动模型：恒速模型M¹和变速模型M²，设M^j，j＝1,2的离散状态方程为：