CN105553365A - 一种永磁无刷电机参数自动辨识控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空调控制技术,目的是为了解决现有电机运行噪音大及运行效率低,严重时会出现电机运行故障的问题。本发明的电机参数自动辨识控制方法,包括如下步骤:首先,将电机参考模型和可调模型所输出的电机d/q轴电流之差eq=iq-iqˊ以及d轴电流id和q轴电流iq、d/q轴电压ud/uq和电机转数ω输入自适应律模块;然后,通过自适应算法获得电机待辨识的电阻Rˊ以及待辨识的d轴电感Ldˊ、q轴电感Lqˊ和电机反电动势常数Keˊ;将Rˊ、Ldˊ、Lqˊ、Keˊ输入到电机可调模型,进一步获得电机电流iqˊ及idˊ;当同一参数相邻两次辨识值之差小于δ时,认为辨识精度达到,将达到辨识精度之辨识参数Rˊ、Ldˊ、Lqˊ、Keˊ作为电机实际参数,运用于电机参考模型,用于实现对电机的精确控制,其中δ是一个正数。本发明适用于永磁无刷电机。
Description
技术领域
本发明涉及空调控制技术,特别涉及空调变频电机参数自动辨识控制方法。
背景技术
传统的永磁同步直流无刷电机控制方法,一般利用固定参数进行控制,而电机参数一般随着电机运行电流、转速和运行环境的变化而变化,如果不实时的根据变化的电机参数改变控制策略,可能带来电机运行噪音的增加和电机运行效率的降低,严重时还会出现电机运行故障等问题的发生。
专利“一种内嵌式永磁同步电机参数辨识装置及方法(CN103501150A)”,较好的解决了电机参数的自适应控制问题,但是,其推导出来的公式是错误的,同时,由于其同时使用d/q轴电机电压方程数学模型,造成自适应公式的推导困难并且不易理解。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有电机运行噪音大及运行效率低,严重时会出现电机运行故障的问题。
为达到上述目的,本发明提供一种永磁无刷电机参数自动辨识控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
将电机参考模型和可调模型所输出的电机d/q轴电流之差eq=iq-iq'以及d轴电流id和q轴电流iq、d/q轴电压ud/uq和电机转数ω输入自适应律模块;
利用Lyapunov稳定性条件构造自适应律,通过自适应算法获得电机待辨识的电阻R'以及待辨识的d轴电感Ld'、q轴电感Lq'和电机反电动势常数Ke';
将R'、Ld'、Lq'、Ke'输入到电机可调模型,进一步获得电机电流iq'及id';
当同一参数相邻两次辨识值之差小于δ时,认为辨识精度达到,将达到辨识精度之辨识参数R'、Ld'、Lq'、Ke'作为电机实际参数,运用于电机参考模型,用于实现对电机的精确控制,其中δ是一个正数。
具体地,所述电机的参考模型为:
其中为微分算子,由于交轴电压方程包括了全部的电机参数,设计q轴电机参考模型为:
其中: 为电机真实值;
设计q轴电机可调模型为:
其中 a'、b'、c'、d'为时间的函数,k1为正常数。
具体地,待辨识的电阻R'以及待辨识的d轴电感Ld'、q轴电感Lq'和电机反电动势常数Ke'的计算方法如下:
当通过自适应辨识获得的参数没有误差,即a'=a、b'=b、c'=c、d'=d,则电流的真实值就等于其观测值,即iq=i'q,id=i'd,
(4)-(3)得:
其中eq=iq-iq',定义e1=-a+a',e2=-d+d',e3=b-b',e4=-c+c',并且定义:
构造Lyapunov函数为:
其中g1、g2、g3、g4为正常数、(6)式两边求导数得:
由于满足Lyapunov稳定性条件,
由: 由于a为真实值,所以 得
同理,由: 得:
由: 得:
由 得:
其中a0为a'初值,b0为b'初值,c0为c'初值,d0为d'初值。
通过自适应律公式(7)、(8)、(9)、(10),就可获得的自适应辨识值a'、b'、c'、d',最终获得电阻R,电感Ld/Lq以及反电动势常数Ke的辨识结果R'、Ld'、Lq'和Ke'。
其中,
iq'由 获得,
id'由 获得。
本发明的有益效果是:本发明提供的永磁无刷电机参数自动辨识控制方法,可以实现对电机参数自动辨识并根据控制精度对电机运行进行控制,有效解决了现有电机运行噪音大及运行效率低,严重时会出现电机运行故障的问题。并且,使用本发明的控制方法,具体的参数自适应值可以根据设定的控制精度值进行调整输出。
附图说明
图1为本发明的永磁无刷电机参数自动辨识控制方法的逻辑示意图。
具体实施方式
以下对本发明的技术方案作进一步详细描述。
如图1所示,将电机参考模型和可调模型所输出的电机电流之差,eq=iq-iq'输入自适应律模块,通过自适应算法获得电机待辨识的电阻R'、电感Ld'/Lq'以及反电动势常数Ke',将R'、Ld'/Lq'以及Ke'输入到电机可调模型,进一步获得电机转速iq',iq'由 获得,其中k1为满足Lyapunov稳定性条件,引入误差负反馈系数,id'由获得,也可用id代替,简化计算,缩短计算时间,id'、iq'用于下次自适应律计算,当同一参数相邻两次辨识值之差小于δ时,认为辨识精度达到,将达到辨识精度之辨识参数参数R'、Ld'、Lq'、Ke'作为电机实际参数,运用于电机参考模型,用于实现对电机的精确控制,其中δ是一个较小的正数,具体大小由辨识精度进行选择。
具体地,本发明的自动辨识控制方法如下:将电机参考模型和可调模型所输出的电机d/q轴电流之差eq=iq-iq'以及d轴电流id和q轴电流iq、d/q轴电压ud/uq和电机转数ω输入自适应律模块;
利用Lyapunov稳定性条件构造自适应律,通过自适应算法获得电机待辨识的电阻R'以及待辨识的d轴电感Ld'、q轴电感Lq'和电机反电动势常数Ke';
将R'、Ld'、Lq'、Ke'输入到电机可调模型,进一步获得电机电流iq'及id';
当同一参数相邻两次辨识值之差小于δ时,认为辨识精度达到,将达到辨识精度之辨识参数R'、Ld'、Lq'、Ke'作为电机实际参数,运用于电机参考模型,用于实现对电机的精确控制,其中δ是一个正数,具体大小由辨识精度进行选择。
参考模型电机的数学模型为:
其中为微分算子,由于交轴电压方程包括了全部的电机参数,设计q轴电机参考模型为:
其中: 为电机真实值。
设计q轴电机可调模型为:
其中a'、b'、c'、d'为时间的函数,k1为正常数。引入误差负反馈是为了使可调模型有负的特征根,这样就保证了误差的收敛。
当通过自适应辨识获得的参数没有误差,即a'=a、b'=b、c'=c、d'=d,则电流的真实值就等于其观测值,即iq=i'q,id=i'd,
(4)-(3)得:
其中eq=iq-iq',定义e1=-a+a',e2=-d+d',e3=b-b',e4=-c+c',并且定义:
构造Lyapunov函数为:
其中g1、g2、g3、g4为正常数、(6)式两边求导数得:
由于满足Lyapunov稳定性条件,
由: 由于a为真实值,所以 得
同理,由: 得:
由: 得:
由 得:
其中a0为a'初值,b0为b'初值,c0为c'初值,d0为d'初值。
通过自适应律公式(7)、(8)、(9)、(10),就可获得的自适应辨识值a'、b'、c'、d',最终获得电阻R,电感Ld/Lq以及反电动势常数Ke的辨识结果R'、Ld'、Lq'和Ke'。
从自适应律公式(7)、(8)、(9)、(10)可见,只有使用了id',为了简化计算,可以使用id代替id',其中id为实际电机d轴电流值。
Claims (4)
1.一种永磁无刷电机参数自动辨识控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
将电机参考模型和可调模型所输出的电机d/q轴电流之差eq=iq-iq'以及d轴电流id和q轴电流iq、d/q轴电压ud/uq和电机转数ω输入自适应律模块;
利用Lyapunov稳定性条件构造自适应律,通过自适应算法获得电机待辨识的电阻R'以及待辨识的d轴电感Ld'、q轴电感Lq'和电机反电动势常数Ke';
将R'、Ld'、Lq'、Ke'输入到电机可调模型,进一步获得电机电流iq'及id';
当同一参数相邻两次辨识值之差小于δ时,认为辨识精度达到,将达到辨识精度之辨识参数R'、Ld'、Lq'、Ke'作为电机实际参数,运用于电机参考模型,用于实现对电机的精确控制,其中δ是一个正数。
2.如权利要求1所述的一种永磁无刷电机参数自动辨识控制方法,其特征在于,所述电机的参考模型为:
其中为微分算子,由于交轴电压方程包括了全部的电机参数,设计q轴电机参考模型为:
其中: 为电机真实值;
设计q轴电机可调模型为:
其中a'、b'、c'、d'为时间的函数,k1为正常数。
3.如权利要求2所述的一种永磁无刷电机参数自动辨识控制方法,其特征在于,待辨识的电阻R'以及待辨识的d轴电感Ld'、q轴电感Lq'和电机反电动势常数Ke'的计算方法如下:
当通过自适应辨识获得的参数没有误差,即a'=a、b'=b、c'=c、d'=d,则电流的真实值就等于其观测值,即iq=i'q,id=i'd,
(4)-(3)得:
其中eq=iq-iq',定义e1=-a+a',e2=-d+d',e3=b-b',e4=-c+c',并且定义:
构造Lyapunov函数为:
其中g1、g2、g3、g4为正常数、(6)式两边求导数得:
由于满足Lyapunov稳定性条件,
由: 由于a为真实值,所以 得
同理,由: 得:
由: 得:
由 得:
其中a0为a'初值,b0为b'初值,c0为c'初值,d0为d'初值。
通过自适应律公式(7)、(8)、(9)、(10),就可获得的自适应辨识值a'、b'、c'、d',最终获得电阻R,电感Ld/Lq以及反电动势常数Ke的辨识结果R'、Ld'、Lq'和Ke'。
4.如权利要求2或3所述的一种永磁无刷电机参数自动辨识控制方法,其特征在于,其中,
iq'由 获得,
id'由 获得。
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