CN102769425A - 一种基于mras和模糊控制的永磁同步电机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MRAS和模糊控制的永磁同步电机控制方法，采用模型参考自适应方法（MRAS）对永磁同步电机的转子速度进行估计，解决了由于安装机械传感器所产生的问题，提高了控制系统的可靠性并降低控制系统成本。同时，在永磁同步电机低转速时，基于无速度传感器的矢量控制方法的控制效果不理想，负载能力变差，采用模糊控制算法替代永磁同步电机低速时的矢量控制算法的方法，使永磁同步电机在低速时的控制算法简化，使控制系统快速度过低速阶段。

Description

一种基于MRAS和模糊控制的永磁同步电机控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车永磁同步电机控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于MRAS和模糊控制的永磁同步电机控制方法。

背景技术

随着社会的发展以及能源、环保等问题的日益突出，纯电动车以其零排放、噪声低等优点越来越受到世界各国的重视，电动车已成为21世纪汽车产业的发展方向，是绿色车辆最主要的发展方向之一。

永磁同步电机以其重量轻，体积小，结构简单，效率高和可靠性高等优点，被越来越多地应用在电动汽车产业。

永磁同步电机的运动控制需要精确的转子磁极位置信号去实现磁场定向。通常，对于永磁同步电机，多采用带机械速度传感器的矢量控制方法，这种方法存在以下问题：

1、机械传感器安装困难，存在同心度问题；

2、增加了永磁同步电机和控制系统之间的控制连线和接口电路，使控制系统易受干扰，降低了可靠性；

3、连接器、线缆及传感器的组成器件等受到环境因素干扰；

4、增加了永磁同步电机转子轴上的转动惯量，加大了电机的轴向空间尺寸和体积；

5、在永磁同步电机低转速时，基于无速度传感器的矢量控制方法的控制效果不理想，负载能力变差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于MRAS和模糊控制的永磁同步电机控制方法，以解决由于安装机械传感器所产生的问题，提高了控制系统的可靠性并降低控制系统成本。

为实现上述发明目的，本发明基于MRAS和模糊控制的永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、采集永磁同步电机三相电流i_a、i_b、i_c，然后将其转换到d-q坐标系下，得到d-q轴电流i_d、i_q；

（2）、采用模型参考自适应算法（MRAS），对永磁同步电机的转子速度进行估计，得到电磁转速ω_e、d-q坐标系的d轴与电机A相绕组的夹角θ；

2.1）、将d-q轴电流i_d、i_q以及d-q轴电压u_d、u_q进行以下运算：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d^{\′}\\ i_q^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{i}_d+\mathrm{\ψ}/L\\ i_q\end{array}\right],$ $\left[\begin{array}{c}{u}_d^{\′}\\ u_q^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{u}_d+\mathrm{R\ψ}/L\\ u_q\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，R,L分别为永磁同步电机的定子电阻和电感，ψ为基波磁场在定子绕组中产生的磁链；

2.2）、然后根据以下公式估计出电磁转速ω_e：

${\mathrm{\ω}}_e=k_I\underset{0}{\overset{t}{\∫}}({\hat{i}}_d^{\′}{i}_q^{\′}-i_d^{\′}{\hat{i}}_q^{\′})\mathrm{d\τ}+k_P({\hat{i}}_d^{\′}{i}_q^{\′}-i_d^{\′}{\hat{i}}_q^{\′})---\left(2\right)$

其中，k_I,k_P均为正常数，

根据以下公式确定

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_d^{\′}\\ {\hat{i}}_q^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-R/L& {\mathrm{\ω}}_e\\ -{\mathrm{\ω}}_e& -R/L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_d^{\′}\\ {\hat{i}}_q^{\′}\end{array}\right]+\frac{1}{L}\left[\begin{array}{c}{u}_d^{\′}\\ u_q^{\′}\end{array}\right]---\left(3\right)$

2.3）、对电磁转速ω_e进行积分，得到d-q坐标系的d轴与电机A相绕组的夹角θ；

（3）、判断估计出的电磁转速ω_e是否大于设定的低转速阈值，如果大于，则不是低速，进行步骤（4），如果不大于，则为低速，进行步骤（5）；

（4）、将驾驶员通过踏板信号给出的期望转速与估计出的电磁转速ω_e进行差值，两转速差值

通过矢量控制计算得到电机电压u_d、u_q；

电机电压u_d、u_q结合夹角θ进行坐标变换，得到两相静止电压u_α、u_β；然后将得到的两相静止电压u_α、u_β，通过SVPWM调制得到功率开关管开通、关断的脉宽调制信号，驱动三相逆变模块中的功率器件产生三相正弦电压，输出相应的三相电流i_a、i_b、i_c，控制永磁同步电机旋转，使得估计出的电磁转速ω_e跟踪期望转速

从而实现永磁同步电机的控制；

（5）、将d-q轴电流i_d、i_q进行矢量相加，得到电流i_s：

$i_s=\sqrt{{i_d}^2+{i_q}^2}---\left(4\right);$

然后进行模糊控制运算：

5.1）、对电磁转速ω_e、电流i_s进行标幺化，标幺化公式为：

$i_{s^{*}}=\frac{i_s}{i_{\mathrm{sN}}}---\left(5\right)$

${\mathrm{\ω}}_{e^{*}}=\frac{{\mathrm{\ω}}_e}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{eN}}}---\left(6\right)$

其中，i_sN和ω_eN分别为额定电流和额定电磁转速，标幺化后的电磁转速ω_e*、电流i_s*的大小范围为0到1；

5.2）、将电磁转速ω_e*、电流i_s*模糊化为三个状态：{N,Z,P}，其中，N表示小，Z表示中，P表示大；

模糊规则为：

a、如果i_s*值大，则△u_s*和△θ_*的值为小；

b、如果i_s*值中，并且ω_e*值为小，则△u_s*和△θ_*的值为大；

如果i_s*值中，并且ω_e*值为中，则△u_s*和△θ_*的值为中；

如果i_s*值中，并且ω_e*值大，则△u_s*和△θ_*的值为小；

c、如果i_s*值小，并且ω_e*值为小，则△u_s*和△θ_*的值为大；

如果i_s*值小，并且ω_e*值为中，则△u_s*和△θ_*的值为中；

如果i_s*值小，并且ω_e*值大，则△u_s*的值为中、△θ_*的值为小；

依据电磁转速ω_e*、电流i_s*模糊化的状态，通过模糊规则，找到对应的输出参数△u_s*和△θ_*的模糊化状态，并依据模糊集隶属函数确定相应的值；

5.3）、输出参数△u_s*和△θ_*经过积分，得到u_s*和θ_*；u_s*和θ_*经过逆标幺化得到u_s和θ′；u_s以固定角度45°角进行向量分解，得到电机电压u_d和u_q；

5.4）、电机电压u_d和u_q结合夹角θ′进行坐标变换，得到两相静止电压u_α、u_β；然后将得到的两相静止电压u_α、u_β，通过SVPWM调制得到功率开关管开通、关断的脉宽调制信号，驱动三相逆变模块中的功率器件产生三相正弦电压，输出相应的三相电流i_a、i_b、i_c，控制永磁同步电机旋转，电磁转速ω_e不断提高，直到超过设定的低转速阈值，从而实现永磁同步电机的控制。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明基于MRAS和模糊控制的永磁同步电机控制方法，采用模型参考自适应方法（MRAS）对永磁同步电机的转子速度进行估计，解决了由于安装机械传感器所产生的问题，提高了控制系统的可靠性并降低控制系统成本。同时，在永磁同步电机低转速时，基于无速度传感器的矢量控制方法的控制效果不理想，负载能力变差，采用模糊控制算法替代永磁同步电机低速时的矢量控制算法的方法，使永磁同步电机在低速时的控制算法简化，使控制系统快速度过低速阶段。

附图说明

图1是本发明永磁同步电机控制方法一具体实施方式原理框图；

图2是模型参考自适应算法（MRAS）一具体实施方式原理框图；

图3是模糊控制算法一具体实施方式原理框图；

图4是模糊集隶属函数一具体实施方式的函数图；

图5是单规则模糊推理图；

图6是多规则模糊推理图；

图7是本发明永磁同步电机控制方法的电机电磁转速一仿真结果图；

图8是本发明永磁同步电机控制方法的电机三相电流一仿真结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本发明永磁同步电机控制方法一具体实施方式原理框图。

在本实施例中，如图1所示，采集永磁同步电机1的三相电流i_a、i_b、i_c，结合夹角θ，通过Park变换，即abc/dq模块2将其转换到d-q坐标系下，得到d-q轴电流i_d、i_q。

d-q轴电流i_d、i_q以及d-q轴电压u_d、u_q送入模型参考自适应算法（MRAS）模块3中对永磁同步电机的转子速度进行估计，得到电磁转速ω_e、d-q坐标系的d轴与电机A相绕组的夹角θ。

将d-q轴电流i_d、i_q进行矢量相加，得到电流

将电磁转速ω_e、电流i_s送入模糊控制器4中，进行模糊控制运算，得到d-q轴电压u_d、u_q和夹角θ′；驾驶员通过踏板信号给出的期望转速

与估计出的电磁转速ω_e送入矢量控制器5中进行差值，两转速差值通过矢量控制计算得到电机电压u_d、u_q。

转速判断模块6判断估计出的电磁转速ω_e是否大于设定的低转速阈值，在本实施例中，为200rad/s；如果大于200rad/s，则不是低速，控制转换开关7选择矢量控制器5输出的电机电压u_d、u_q以及夹角θ送入dq/αβ模块8进行坐标变换，得到两相静止电压u_α、u_β；然后将得到的两相静止电压u_α、u_β，通过SVPWM模块9调制得到功率开关管开通、关断的脉宽调制信号，驱动三相逆变模块10中的功率器件产生三相正弦电压，输出相应的三相电流i_a、i_b、i_c，控制永磁同步电机旋转，使得估计出的电磁转速ω_e跟踪期望转速

从而实现永磁同步电机的控制

转速判断模块6判断估计出的电磁转速ω_e是否不大于设定的低转速阈值200rad/s，则为低速，控制转换开关7选择模糊控制器6输出的电机电压u_d、u_q以及夹角θ′送入dq/αβ模块8进行坐标变换，得到两相静止电压u_α、u_β；然后将得到的两相静止电压u_α、u_β，通过SVPWM模块9调制得到功率开关管开通、关断的脉宽调制信号，驱动三相逆变模块10中的功率器件产生三相正弦电压，输出相应的三相电流i_a、i_b、i_c，控制永磁同步电机旋转，电磁转速ω_e不断提高，直到超过设定的低转速阈值，从而实现永磁同步电机的控制。

在本发明中，模型参考自适应算法（MRAS）模块替代传统机械速度传感器，对永磁同步电机的转子速度进行估计；模糊控制器在电机低速时有效，矢量控制器在电机高速时有效，两个控制器在电机电磁转速为200rad/s时平滑切换工作。

1、模型参考自适应算法

在本发明中，采用模型参考自适应算法（MRAS）模块替代传统机械速度传感器，对永磁同步电机的转子速度进行估计。

永磁同步电机的数学模型可以用下面的公式表示：

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{c}{i}_d+\mathrm{\ψ}/L\\ i_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-R/L& {\mathrm{\ω}}_e\\ -{\mathrm{\ω}}_e& -R/L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_d+\mathrm{\ψ}/L\\ i_q\end{array}\right]+\frac{1}{L}\left[\begin{array}{c}{u}_d+\mathrm{R\ψ}/L\\ u_q\end{array}\right]---\left(7\right)$

其中，i_d,i_q,u_d,u_q分别为旋转坐标系下，永磁同步电机的d-q轴电流和d-q轴电压，R,L分别为永磁同步电机的定子电阻和电感，ψ为基波磁场在定子绕组中产生的磁链，ω_e为永磁同步电机的电磁转速。

由(7)式所表示的数学模型又可以改写为：

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_d^{\′}\\ {\hat{i}}_q^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-R/L& {\mathrm{\ω}}_e\\ -{\mathrm{\ω}}_e& -R/L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_d^{\′}\\ {\hat{i}}_q^{\′}\end{array}\right]+\frac{1}{L}\left[\begin{array}{c}{u}_d^{\′}\\ u_q^{\′}\end{array}\right]---\left(8\right)$

$\left[\begin{array}{c}{i}_d^{\′}\\ i_q^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{i}_d+\mathrm{\ψ}/L\\ i_q\end{array}\right],$ $\left[\begin{array}{c}{u}_d^{\′}\\ u_q^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{u}_d+\mathrm{R\ψ}/L\\ u_q\end{array}\right]---\left(9\right)$

其中，(8)式即为MRAS参考模型公式。

于是，参照参考模型可得出可调模型公式，ω_e为待辨识，即需要估计的电磁转速：

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_d^{\′}\\ {\hat{i}}_q^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-R/L& {\mathrm{\ω}}_e\\ -{\mathrm{\ω}}_e& -R/L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_d^{\′}\\ {\hat{i}}_q^{\′}\end{array}\right]+\frac{1}{L}\left[\begin{array}{c}{u}_d^{\′}\\ u_q^{\′}\end{array}\right]---\left(3\right)$

可得辨识算法为：

${\mathrm{\ω}}_e=k_I\underset{0}{\overset{t}{\∫}}({\hat{i}}_d^{\′}{i}_q^{\′}-i_d^{\′}{\hat{i}}_q^{\′})\mathrm{d\τ}+k_P({\hat{i}}_d^{\′}{i}_q^{\′}-i_d^{\′}{\hat{i}}_q^{\′})---\left(2\right)$

其中，k_I,k_P均为正常数。

图2是模型参考自适应算法（MRAS）一具体实施方式原理框图。

如图2所示，在可调模型中，d-q轴电压u_d、u_q按照公式（1）转换为u′_d、u′_q，然后依据公式（3）计算得到电流i′_d、i′_q，再依据公式（2）估计出电磁转速ω_e，这是一个闭环控制过程，电磁转速ω_e是计算量，同时也是反馈量，当达到稳定时，得到的电磁转速ω_e就是电机转子估计速度。

对电磁转速ω_e进行积分，得到d-q坐标系的d轴与电机A相绕组的夹角θ。

2、模糊控制算法

模糊控制算法如图3所示，输入参数为电磁转速ω_e和电流i_s，其中，ω_e为模型参考自适应算法（MRAS）所估算的电磁转速，i_s为d-q轴电流i_d和i_q的矢量和。输入参数经标幺化后，值的大小范围为0到1。标幺化公式为：

$i_{s^{*}}=\frac{i_s}{i_{\mathrm{sN}}}---\left(5\right)$

${\mathrm{\ω}}_{e^{*}}=\frac{{\mathrm{\ω}}_e}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{eN}}}---\left(6\right)$

其中，i_sN和ω_eN分别为额定电流和额定电磁转速，标幺化后的电磁转速ω_e*、电流i_s*的大小范围为0到1；

将电磁转速ω_e*、电流i_s*模糊化为三个状态：{N,Z,P}，其中，N表示小，Z表示中，P表示大；

模糊规则为：

a、如果i_s*值大，则△u_s*和△θ_*的值为小；

b、如果i_s*值中，并且ω_e*值为小，则△u_s*和△θ_*的值为大；

如果i_s*值中，并且ω_e*值为中，则△u_s*和△θ_*的值为中；

如果i_s*值中，并且ω_e*值大，则△u_s*和△θ_*的值为小；

c、如果i_s*值小，并且ω_e*值为小，则△u_s*和△θ_*的值为大；

如果i_s*值小，并且ω_e*值为中，则△u_s*和△θ_*的值为中；

如果i_s*值小，并且ω_e*值大，则△u_s*的值为中、△θ_*的值为小。

具体的模糊规则见表1、表2，其中，表1是△u_s*二维模糊规则对应表，表2是△θ_*二维模糊规则对应表。

表1

表2

依据电磁转速ω_e*、电流i_s*模糊化的状态，通过模糊规则，找到对应的输出参数△u_s*和△θ_*，依据电磁转速ω_e*、电流i_s*模糊化的状态，通过模糊规则，找到对应的输出参数△u_s*和△θ_*的模糊化状态，并依据模糊集隶属函数确定相应的值。

在本实施例中，永磁同步电机控制方法的模糊集隶属函数图如图4所示。以输入i_s*为例，N、Z和P的隶属度函数分别为：

$f_N\left(i_{s^{*}}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& i_{s^{*}}<0\\ -2.5i_{s^{*}}+1& 0\&le;i_{s^{*}}<0.4\\ 0& 0.4\&le;i_{s^{*}}\end{array}\right.---\left(10\right)$

$f_Z\left(i_{s^{*}}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& i_{s^{*}}<0.3\\ 3.33i_{s^{*}}-1& 0.3\&le;i_{s^{*}}<0.6\\ -3.33i_{s^{*}}+3& 0.6\&le;i_{s^{*}}<0.9\\ 0& 0.9\&le;i_{s^{*}}\end{array}\right.---\left(11\right)$

$f_P\left(i_{s^{*}}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& i_{s^{*}}<0.8\\ 5i_{s^{*}}-4& 0.8\&le;i_{s^{*}}<1\\ 0& 1\&le;i_{s^{*}}\end{array}\right.---\left(12\right)$

根据隶属度函数，可以确定输入参数应遵守的规则，从而得到输出参数的值。例如，若i_s*取值0.9，为P，对应的纵坐标为0.5（即为隶属度）；若ω_e*取值0，为N，对应的纵坐标为1；这时，符合规则“如果i_s*是P并且ω_e*是N，那么△u_s*是N并且△θ_*是N”，二维的输入对应两个隶属度值（本例中，为0.5和1），两者取最小作为最终隶属度值，即0.5。则根据模糊规则可知，输出△u_s*为N，则输出△u_s*取值范围是所有隶属度不大于0.5的值，即一个直角梯形区域（该区域对应的顶点坐标为(-10.5)，(-0.5 0.5)，(-0.50)，(-10)，），采用重心法去模糊，即取该梯形区域的重心的横坐标作为最终的输出值，如图5所示；同理，也可以得到△θ_*的输出区域和最终的输出值。

如果输入i_s*为0.1,ω_e*为0.2，那么输入同时满足两条规则：1）如果i_s*是N并且ω_e*是N，那么△u_s*是P并且△θ_*是P；2）如果i_s*是N并且ω_e*是Z，那么△u_s*是Z并且△θ_*是Z。这时，应分别考虑这两条规则的作用。在第一条规则作用下，得到隶属度为0.5，输出△u_s*为P，输出区域为隶属度不大于0.5的区域，即一个顶点为(0.6 0.5)，(1 0.5)，(0.20)，(1 0)的直角梯形；在第二条规则作用下，得到隶属度为0.25，输出△u_s*为Z，输出区域为隶属度不大于0.25的区域，即一个顶点为(-0.45 0.25)，(0.45 0.25)，(-0.6 0)，(0.6 0)的等腰梯形；这时△u_s*的最终输出值为两个梯形输出域的并集的几何重心的横坐标值，如图6所示。同理，可得到△θ_*的输出。

输出参数△u_s*和△θ_*依据模糊集隶属函数确定相应的值经过积分，得到u_s*和θ_*；u_s*和θ_*经过逆标幺化得到u_s和θ′；u_s以固定角度45°角进行向量分解，得到电机电压u_d和u_q。

实例

以额定功率为1.1kW，额定电磁转速为314rad/s，额定相电流为2.7A，d轴电感为0.06861H，q轴电感为0.22183H，定子电阻为7.882Ω，转动惯量为0.0021kg.m2以及极对数为2的永磁同步电机进行本发明控制方法的仿真试验。由模糊控制算法控制永磁同步电机启动，当电机电磁转速上升到200rad/s时，控制算法由模糊控制算法切换为矢量控制算法，并且给定矢量控制模块的期望电磁转速为200rad/s，2s后，期望电磁转速改为314rad/s。

本发明永磁同步电机控制方法的电机电磁转速仿真结果图如图7所示，电机三相电流仿真结果图如图8所示。

从图中可以看出，0.6s之前，永磁同步电机的控制算法为模糊控制算法，当电磁转速在0.6s首次达到200rad/s时，模糊控制算法切换为矢量控制算法，0.6s之后，永磁同步电机的控制算法为矢量控制算法。控制系统在永磁同步电机的启动阶段，应用模糊控制算法替代矢量控制算法的方法，使控制算法变得简单，使系统快速度过低速阶段，并且，三相电流的峰值均维持在3A左右，解决了低速时基于无速度传感器的矢量控制方法负载能力变差的问题。

当电磁转速在0.6s首次达到200rad/s时，模糊控制算法切换为矢量控制算法，电磁转速的波动为10rad/s，相电流的波动为1A，电磁转速波动与三相电流波动均在可接受范围内，实现了两种算法的平滑切换。

矢量控制阶段，在2s时，期望电磁转速由200rad/s改为314rad/s，电机的实际电磁转速也由200rad/s变为314rad/s，很好地跟随了期望电磁转速，实际电磁转速均值与期望电磁转速之间无静差，波动误差在3rad/s以内。三相电流波形均为标准的正弦波，相位相差120°，峰值均维持在3A左右。从而可知，模型参考自适应算法（MRAS）模块替代了传统机械速度传感器，为整个永磁同步电机控制系统提供电机实时电磁转速参数，使永磁同步电机控制系统在没有机械速度传感器的情况下控制效果理想。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种基于MRAS和模糊控制的永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、采集永磁同步电机三相电流i_a、i_b、i_c，然后将其转换到d-q坐标系下，得到d-q轴电流i_d、i_q；

（2）、采用模型参考自适应算法（MRAS），对永磁同步电机的转子速度进行估计，得到电磁转速ω_e、d-q坐标系的d轴与电机A相绕组的夹角θ；

2.1）、将d-q轴电流i_d、i_q以及d-q轴电压u_d、u_q进行以下运算：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d^{\&prime;}\\ i_q^{\&prime;}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{i}_d+\mathrm{\&psi;}/L\\ i_q\end{array}\right],$ $\left[\begin{array}{c}{u}_d^{\&prime;}\\ u_q^{\&prime;}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{u}_d+\mathrm{R\&psi;}/L\\ u_q\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，R,L分别为永磁同步电机的定子电阻和电感，ψ为基波磁场在定子绕组中产生的磁链；

2.2）、然后根据以下公式估计出电磁转速ω_e：

${\mathrm{\&omega;}}_e=k_I\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}({\hat{i}}_d^{\&prime;}{i}_q^{\&prime;}-i_d^{\&prime;}{\hat{i}}_q^{\&prime;})\mathrm{d\&tau;}+k_P({\hat{i}}_d^{\&prime;}{i}_q^{\&prime;}-i_d^{\&prime;}{\hat{i}}_q^{\&prime;})---\left(2\right)$

其中，k_I,k_P均为正常数，

根据以下公式确定

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_d^{\&prime;}\\ {\hat{i}}_q^{\&prime;}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-R/L& {\mathrm{\&omega;}}_e\\ -{\mathrm{\&omega;}}_e& -R/L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_d^{\&prime;}\\ {\hat{i}}_q^{\&prime;}\end{array}\right]+\frac{1}{L}\left[\begin{array}{c}{u}_d^{\&prime;}\\ u_q^{\&prime;}\end{array}\right]---\left(3\right)$

2.3）、对电磁转速ω_e进行积分，得到d-q坐标系的d轴与电机A相绕组的夹角θ；

（3）、判断估计出的电磁转速ω_e是否大于设定的低转速阈值，如果大于，则不是低速，进行步骤（4），如果不大于，则为低速，进行步骤（5）；

（4）、将驾驶员通过踏板信号给出的期望转速

与估计出的电磁转速ω_e进行差值，两转速差值

通过矢量控制计算得到电机电压u_d、u_q；

电机电压u_d、u_q结合夹角θ进行坐标变换，得到两相静止电压u_α、u_β；然后将得到的两相静止电压u_α、u_β，通过SVPWM调制得到功率开关管开通、关断的脉宽调制信号，驱动三相逆变模块中的功率器件产生三相正弦电压，输出相应的三相电流i_a、i_b、i_c，控制永磁同步电机旋转，使得估计出的电磁转速ωe跟踪期望转速

从而实现永磁同步电机的控制；

（5）、将d-q轴电流i_d、i_q进行矢量相加，得到电流i_s：

$i_s=\sqrt{{i_d}^2+{i_q}^2}---\left(4\right);$

然后进行模糊控制运算：

5.1）、对电磁转速ω_e、电流i_s进行标幺化，标幺化公式为：

$i_{s^{*}}=\frac{i_s}{i_{\mathrm{sN}}}---\left(5\right)$

${\mathrm{\&omega;}}_{e^{*}}=\frac{{\mathrm{\&omega;}}_e}{{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{eN}}}---\left(6\right)$

其中，i_sN和ω_eN分别为额定电流和额定电磁转速，标幺化后的电磁转速ω_e*、电流i_s*的大小范围为0到1；

5.2）、将电磁转速ω_e*、电流i_s*模糊化为三个状态：{N,Z,P}，其中，N表示小，Z表示中，P表示大；

模糊规则为：

a、如果i_s*值大，则△u_s*和△θ_*的值为小；

b、如果i_s*值中，并且ω_e*值为小，则△u_s*和△θ_*的值为大；

如果i_s*值中，并且ω_e*值为中，则△u_s*和△θ_*的值为中；

如果i_s*值中，并且ω_e*值大，则△u_s*和△θ_*的值为小；

c、如果i_s*值小，并且ω_e*值为小，则△u_s*和△θ_*的值为大；

如果i_s*值小，并且ω_e*值为中，则△u_s*和△θ_*的值为中；

如果i_s*值小，并且ω_e*值大，则△u_s*的值为中、△θ_*的值为小；

依据电磁转速ω_e*、电流i_s*模糊化的状态，通过模糊规则，找到对应的输出参数△u_s*和△θ_*的模糊化状态，并依据模糊集隶属函数确定相应的值；

5.3）、输出参数△u_s*和△θ_*经过积分，得到u_s*和θ_*；u_s*和θ_*经过逆标幺化得到u_s和θ′；u_s以固定角度45°角进行向量分解，得到电机电压u_d和u_q；

5.4）、电机电压u_d和u_q结合夹角θ′进行坐标变换，得到两相静止电压u_α、u_β；然后将得到的两相静止电压u_α、u_β，通过SVPWM调制得到功率开关管开通、关断的脉宽调制信号，驱动三相逆变模块中的功率器件产生三相正弦电压，输出相应的三相电流i_a、i_b、i_c，控制永磁同步电机旋转，电磁转速ω_e不断提高，直到超过设定的低转速阈值，从而实现永磁同步电机的控制。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，步骤（4）中，所述的低转速阈值200rad/s。

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