[发明专利]一种永磁同步电机的鲁棒两自由度控制器的实现方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机的鲁棒两自由度控制器的实现方法，其特征在于，包括：

S1，获取永磁同步电机的d-q坐标轴数学模型及机械方程，所述d-q坐标轴数学模型表示为：

其中，u_d,u_q分别是d轴和q轴电压，R_s是定子电阻，i_d,i_q分别是d轴和q轴电流，ω是转子的电角速度，L_d,L_q是等效的d轴和q轴电感，Ψ_f是PMSM的有效磁通，p_n是电机的极对数，K_T为转矩系数；

所述机械方程表示为：

其中，T_e是电磁转矩，T_l是负载转矩，J是转动惯量，B是粘性系数，ω_m是转子速度；

S2，采用H_∞控制理论设计鲁棒两自由度控制系统中的两个控制器C_a(s)和C_b(s)，其中，C_b(s)＝k₃+k₁s，且由上述式1和式2，得出系统被控对象G(s)的表示为：根据标准的鲁棒控制系统的被控对象P(s)，及闭环系统满足的稳定性条件，计算得到所述控制器参数值K，其中，

所述标准的鲁棒控制系统的被控对象P(s)的状态空间表示为：

其中，x＝[x₁ x₂ x₃]^T,z＝[z₁ z₂ z₃]^T,x₃＝θ_m,是q轴参考电流，i_l＝T_l/K_T是外部的等效电流干扰，是参考位置信号，u是控制输入信号，z是评价函数；状态方程式8中的矩阵的取值如下：

所述控制器参数值K为：K＝[k₁ k₂ k₃]；

S3，由上述控制器参数值K的值，所述鲁棒两自由度控制系统的闭环传递函数：

及劳斯稳定性定理，得出鲁棒两自由度控制系统的稳定性条件为：

若两自由度控制系统的参数值K满足所述式5，则设计的所述两自由度控制系统是稳定的。

2.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述鲁棒两自由度控制系统中，从参考输入r到被控量y的闭环传递函数为：

从干扰d到被控量y的闭环传递函数为：

其中，C(s)＝C_a(s)-C_b(s)，C_f(s)＝C_b(s)，C(s)是一自由度控制系统中的控制器，G_p(s)为系统的被控对象，G_yr(s)为一自由度控制系统中从参考输入r到被控量y的闭环传递函数，G_yd(s)为一自由度控制系统中从干扰d到被控量y的闭环传递函数。

3.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，一自由度控制系统中，所述被控对象G_p(s)表示为：

闭环传递函数G_yr(s)表示为：

闭环传递函数G_yd(s)表示为：

4.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述标准的鲁棒控制系统中的状态反馈控制器表示为：

u＝Kx，式9；

其中，K即为所述控制器参数值K；

且闭环系统满足的稳定性条件包括从多变量输入ω到多变量输出z的闭环传递函数T_zω(s)满足：

||T_zω(s)||_∞＜γ，式10，其中，γ是一个给定的正数。