[发明专利]一种永磁同步电机参数辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于滑模观测器的永磁同步电机参数辨识方法。获得永磁同步电机的初始机械参数和电气参数，通过编码器获得电机的机械角速度和电机的实际机械位置角，采集获得dq两相坐标系下的定子电流；以负载转矩为扩展状态变量构建扩展状态方程，以转速和负载转矩为观测对象构建扩展滑模观测方程，利用扩展滑模观测方程与扩展状态方程做差得到负载转矩偏差与转速偏差间关系式，对负载转矩值进行观测，估计获得转动惯量的观测值。本发明实现了使用一个滑模观测器同时对负载转矩和转动惯量进行简单、快速和高精度辨识。

技术领域

本发明涉及了永磁同步电机辨识领域的一种电机参数辨识方法，具体涉及一种基于滑模观测器的永磁同步电机参数辨识方法。

背景技术

随着新型永磁体材料的快速发展，永磁同步电机(PMSM)以其高功率密度、大转矩、高效率的优点，被广泛应用于各种机电伺服系统中，在这些系统中电气传动的机械动力学已然成为其控制过程中必不可少的一部分，该部分的参与加重了电机的非线性与时变的特性。而涉及电气传动机械动力学的机械参数主要包括以下三大类：负载转矩、转动惯量、摩擦转矩(在这里我们仅对负载转矩和转动惯量进行分析)，在机械臂、轨道交通和电动汽车等行业应用中，转动惯量和负载转矩几乎都是时变的，难以在线获取。不匹配的转动惯量或负载转矩会影响伺服电机系统的控制性能。如何简单、快速、精确地对伺服电机系统的转动惯量和负载转矩的变化情况进行同时辨识对提高伺服电机的控制性能具有重要意义。

目前在使用滑模观测器进行永磁同步电机系统参数辨识领域，绝大多数文献使用滑模观测器仅能对负载转矩进行辨识，并不能做到对负载转矩和转动惯量同时进行辨识。少数文献中使用滑模观测器可以做到对负载转矩和转动惯量同时进行辨识，但是其方法中使用到的观测器形式大都比较复杂，并且转动惯量的辨识精度较低，辨识时间较长。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的上述不足，设计了一种基于滑模观测器的永磁同步电机参数辨识方法，该方法能同时对负载转矩和转动惯量进行辨识，并提高负载转矩和转动惯量的辨识精度。本发明实现了使用一个滑模观测器同时对负载转矩和转动惯量进行简单、快速和高精度辨识。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

第一步，获得永磁同步电机的初始机械参数和电气参数，通过编码器获得电机的机械角速度ω_m和电机的实际机械位置角θ_m，通过电流传感器获得dq两相坐标系下的定子电流i_d和i_q；

所述的机械参数包括电机极对数p、转动惯量J、摩擦系数B，电气参数包括定子电感在d、q轴上的电感分量L_d、L_q、定子电阻R_s、磁链ψ_f。

第二步，以永磁同步电机负载转矩T_L作为扩展状态变量构建永磁同步电机的扩展状态方程，以永磁同步电机的转速ω_m和负载转矩T_L为观测对象构建扩展滑模观测方程，利用永磁同步电机的扩展滑模观测方程与扩展状态方程做差得到负载转矩偏差与转速偏差之间的关系式，根据关系式对负载转矩T_L值进行观测，并估计获得转动惯量J的观测值。