[发明专利]永磁同步电机转矩脉动抑制方法、伺服系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于鲁棒分数阶矢量谐振的永磁同步电机转矩脉动抑制方法，包括以下步骤：实时采集永磁同步电机的参数，并建立永磁同步电机数学模型；设计鲁棒内模控制器和分数阶矢量谐振控制器，用以设计鲁棒分数阶矢量谐振控制器；基于所述鲁棒分数阶矢量谐振控制器，采用SVPWM控制策略驱动永磁同步电机运转。本发明还公开了一种基于鲁棒分数阶矢量谐振的永磁同步电机转速伺服系统及计算机可读存储介质。本发明通过鲁棒内模控制和分数阶矢量谐振控制相结合，不仅提高了永磁同步电机电流环的鲁棒性，还能够有效抑制永磁同步电机转矩脉动。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机转速控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电 机转矩脉动抑制方法、伺服系统及存储介质。

背景技术

永磁同步电机因其结构简单、尺寸小、运行可靠、电能损失少、效率高 以及调速性能好等优点已被广泛应用于电动汽车、数控机床和机器人伺服控 制等技术领域。然而参数失配，被控模型的非线性和不确定干扰不可避免地 存在于电机伺服系统中，从而产生转矩脉动，降低跟踪性能和稳定性。因此， 对于永磁同步电机，电机本体的设计的不同和其控制策略的选择对电机转矩 脉动的影响很大。

目前解决永磁同步电机转矩脉动的方法可分为两大类，一种是通过电机 关键尺寸优化，减小转矩脉动；另外一种是通过在电机速度和电流环设计相 关的控制器从而抑制转矩脉动。而谐振控制器是一种抑制转矩脉动的常用控 制策略，通常在电流环或者速度环并联多个谐振控制器达到减小转矩脉动的 目的。在实际应用中，谐振控制器这一类常用的谐振控制方法，由于其具有 较大增益，并且对谐振频率变化具有鲁棒性，在使用时会存在稳态误差，存 在抑制不完全。鲁棒内模控制是伺服控制系统中一种常用的控制方法，通过设计两个低通滤波器就可以实现预设的动态响应，并且能够对被控对象的参 数变化具有良好的鲁棒性。实际上，任何控制策略的建立都会加大系统的复 杂程度。因此，本领域急需一种能够在有效抑制永磁同步电机转矩脉动，又 能够提高永磁同步电机参数鲁棒性控制的同时，还不会给系统带来很大压力 的控制策略。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法、伺服 系统及存储介质，旨在解决如何能够在有效抑制永磁同步电机转矩脉动，又 能够提高永磁同步电机参数鲁棒性控制的同时，还不会给系统带来很大压力 的控制策略的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于鲁棒分数阶矢量谐振的永磁同 步电机转矩脉动抑制方法，所述永磁同步电机转矩脉动抑制方法包括以下步 骤：

实时采集永磁同步电机的参数，并建立永磁同步电机数学模型；

设计鲁棒内模控制器和分数阶矢量谐振控制器，用以设计鲁棒分数阶矢 量谐振控制器；

基于所述鲁棒分数阶矢量谐振控制器，采用SVPWM控制策略驱动永磁同 步电机运转。

可选地，所述建立永磁同步电机数学模型，具体采用以下形式：

公式一：

式中U_d、U_q分别为旋转坐标系下的d轴和q轴电压；i_d、i_q分别为d轴和 q轴电流；R_d、R_q分别为d轴和q轴电感；L_d、L_q分别为d轴、q轴电阻；ω_h为电机电角频率；Ψ_f为电机磁链；t为时间；

对上述模型进行离散化处理即完成了模型的建立。

可选地，所述设计鲁棒内模控制器和分数阶矢量谐振控制器，用以设计 鲁棒分数阶矢量谐振控制器包括：

设计鲁棒内模控制器，并对所述鲁棒内模控制器稳定性进行控制，具体 采用以下形式：

定义所述鲁棒内模控制器预设动态响应传递函数用公式二表示：