[发明专利]基于改进型降阶观测器的低速直驱电机扰动抑制方法

权利要求书

1.一种基于改进型降阶观测器的低速直驱电机扰动抑制方法，其特征在于，所述方法包括：

基于直驱电机的电机方程设计改进型降阶观测器，所述改进型降阶观测器的估计方程中包含微分项，且所述改进型降阶观测器输出的扰动转矩的估计值与扰动转矩的实际值T_d(s)之间的传递函数实现零极点对消，s为拉普拉斯算子；所述改进型降阶观测器的估计方程为为电机转子角速度的估计值，T_e为电磁转矩，J为转动惯量，B_a为阻尼系数，k₁、k₂、k_d为反馈增益；

根据所述改进型降阶观测器的结构得到所述直驱电机低速运行时受到的扰动转矩的估计值

将所述扰动转矩的估计值除以电流转矩常数K_T得到补偿电流值i_c；

利用转速电流双环伺服控制系统对所述直驱电机进行控制，所述转速电流双环伺服控制系统包括电流环控制器和转速环控制器，转速环控制器基于电机转子角速度的给定值ω^*和实际值ω进行转速调节并输出给所述电流环控制器，所述电流环控制器基于交轴电流的给定值以及直轴电流的给定值进行电流调节。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述改进型降阶观测器的结构得到所述直驱电机低速运行时受到的扰动转矩的估计值包括：得到扰动转矩的估计值则对应得到的补偿电流值

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述直驱电机的转矩方程为则补偿电流值p_n为磁极对数，ψ_f是永磁体磁链。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

取状态量输出量y＝ω，定义扰动转矩的实际值T_d包含负载转矩T_L，基于直驱电机的电机方程得到不包括微分项的基础型降阶观测器的估计方程为

根据所述基础型降阶观测器的估计方程确定所述基础型降阶观测器输出的扰动转矩的估计值与扰动转矩的实际值T_d(s)之间的传递函数

对存在极点-零点对冗余的传递函数进行修改，得到期望的实现零极点对消的传递函数

基于期望的传递函数得到在所述基础型降阶观测器中添加微分项的所述改进型降阶观测器，所述改进型降阶观测器补偿所述基础型降阶观测器对扰动转矩进行估计时的固有滞后。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对存在极点-零点对冗余的传递函数进行修改，包括：

基于零极点对消原则，以扰动转矩的估计值与扰动转矩的实际值T_d(s)包含数量匹配的极点-零点对为基础，设定期望的实现零极点对消的传递函数的形式为其中p_G1、p_G2为极点，z_G1、z_G2为零点；

在误差范围内取B_a＝0并基于期望的传递函数的形式，将传递函数修改为

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

定义扰动转矩的实际值T_d包含负载转矩T_L，由所述直驱电机的机械运动方程得到状态方程为

取状态量输出量y＝ω、C＝[1 0],u＝T_e，将状态方程改写为并基于此确定基础型降阶观测器为其中表示状态量x的估计值，是输出量y的估计值，为反馈增益矩阵；

定义状态误差则有其特征方程为：

基于观测器的期望特征多项式为s²-(a₁+a₂)s+a₁a₂＝0的结构，在误差范围内取阻尼系数B_a＝0，得到反馈增益并得到所述基础型降阶观测器的估计方程为其中，a₁、a₂是期望极点。