CN110323983A - 一种永磁同步电机的电流解耦方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种永磁同步电机的电流解耦方法、装置、设备及介质，该方法包括：获取目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型；以离散时间模型为被控对象，利用离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器；将含有第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器，并根据一阶低通滤波器获取第二目标PID控制器；利用Anti‑windup将第二目标PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti‑windup的离散域二自由度PID控制器，以对目标永磁同步电机的电流进行解耦控制。这样就能够提高永磁同步电机的电流解耦效果。
Description
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，特别涉及一种永磁同步电机的电流解耦方法、装置、设备及介质。
背景技术
由于永磁同步电机具有高效率、高功率密度、无碳刷等优点，所以，永磁同步电机在高性能伺服驱动场合得到了极为广泛的应用。在高性能应用场合一般会要求永磁同步电机拥有较为快速的电磁转矩响应，以保证整个系统的高动态性能。
在现有技术当中，一般是通过提高永磁同步电机的电流解耦效果来保证整个系统的高动态性能。在此技术背景下，通常是利用离散域二自由度PID控制器来将永磁同步电机的电流环校正成一个一阶低通滤波器，然后，再通过调节一阶低通滤波器的期望带宽来控制电流环的阶跃响应的调节时间，并以此来提高永磁同步电机的电流解耦效果。但是，此种方法通常是采用一拍滞后的控制方式，由于一拍滞后的控制方式并未考虑当前周期正在施加的控制量对整个系统的输出影响，这样不仅会引起实际施加的控制量与反馈值之间时序上的不同步，造成控制量施加的延时，而且，也会引起电流超调的现象，由此就大大影响了永磁同步电机的电流解耦效果。
所以，如何进一步提高永磁同步电机的电流解耦效果，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种永磁同步电机的电流解耦方法、装置、设备及介质，以提高永磁同步电机的电流解耦效果。其具体方案如下：
一种永磁同步电机的电流解耦方法，应用于目标永磁同步电机的双闭环调速系统，其中，所述双闭环调速系统包括离散域二自由度PID控制器；包括：
获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型；
以所述离散时间模型为被控对象，利用所述离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器；其中，所述第一目标PID控制器为所述目标永磁同步电机在dq轴下存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
利用零极点对消的方法，将含有所述第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器，并根据所述一阶低通滤波器获取第二目标PID控制器；其中，所述第二目标PID控制器为所述目标永磁同步电机在dq轴下不存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
利用Anti-windup将所述第二目标PID控制器中的零点和所述离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器；
利用所述具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器对所述目标永磁同步电机的电流进行解耦控制。
优选的，所述获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型的过程，包括：
获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的电压方程；
对所述目标永磁同步电机在dq轴下的电压方程进行ipark变换，得到所述目标永磁同步电机在αβ轴下的目标电压方程；
根据所述目标电压方程获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型。
优选的，所述利用零极点对消的方法，将含有所述第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器的过程，包括：
根据所述离散时间模型和所述第一目标PID控制器，获取所述含有所述第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数；
利用所述零极点对消的方法，将所述闭环传递函数校正为所述具有一拍延时的一阶低通滤波器。
优选的，所述利用Anti-windup将所述第二目标PID控制器中的零点和所述离散时间模型中的零点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器的过程，包括：
获取输入至所述目标永磁同步电机的直流母线电压；
根据所述直流母线电压动态设定所述离散域二自由度PID控制器的电流限幅值；
根据所述电流限幅值，利用所述Anti-windup将所述离散域二自由度PID控制器中的零点和所述离散时间模型中的极点进行完全对消，得到所述具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器。
优选的，所述获取输入至所述目标永磁同步电机的直流母线电压的过程，包括：
利用电压采样电路获取输入至所述目标永磁同步电机上的所述直流母线电压。
相应的，本发明还公开了一种永磁同步电机的电流解耦装置，应用于目标永磁同步电机的双闭环调速系统，其中，所述双闭环调速系统包括离散域二自由度PID控制器；包括：
模型获取模块，用于获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型；
模型构建模块，用于以所述离散时间模型为被控对象，利用所述离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器；其中，所述第一目标PID控制器为所述目标永磁同步电机在dq轴下存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
第一获取模块，用于利用零极点对消的方法，将含有所述第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器，并根据所述一阶低通滤波器获取第二目标PID控制器；其中，所述第二目标PID控制器为所述目标永磁同步电机在dq轴下不存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
第二获取模块，用于利用Anti-windup将所述第二目标PID控制器中的零点和所述离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器；
电流解耦模块，用于利用所述具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器对所述目标永磁同步电机的电流进行解耦控制。
相应的，本发明还公开了一种永磁同步电机的电流解耦设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述公开的永磁同步电机的电流解耦方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述公开的永磁同步电机的电流解耦方法的步骤。
可见，在本发明中，首先是获取目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型，再以离散时间模型为被控对象，并利用离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器；然后，利用零极点对消的方法，将含有第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器，并根据具有一拍延时的一阶低通滤波器获取第二目标PID控制器，以避免目标永磁同步电机的双闭环调速系统中的电流稳态误差和数字控制方式对目标永磁同步电机电流解耦过程的影响；之后，再利用Anti-windup将第二目标PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器，这样就避免了离散域二自由度PID控制器因输出限幅所造成的积分器饱和问题；最后，再利用具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器对目标永磁同步电机的电流进行解耦控制，就能够进一步提高目标永磁同步电机的电流解耦效果。相应的，本发明所公开的一种永磁同步电机的电流解耦装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种永磁同步电机的电流解耦方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的一种目标永磁同步电机的双闭环调速系统的结构图；
图3为目标永磁同步电机在离散域二自由度PID控制器的结构图；
图4为本发明实施例所提供的具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器的结构图；
图5为本发明实施例公开的一种永磁同步电机的电流解耦装置的结构图；
图6为本发明实施例公开的一种永磁同步电机的电流解耦设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明实施公开的一种永磁同步电机的电流解耦方法的流程图，该电流解耦方法包括：
步骤S11：获取目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型；
步骤S12：以离散时间模型为被控对象，利用离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器；
其中，第一目标PID控制器为目标永磁同步电机在dq轴下存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
步骤S13：利用零极点对消的方法，将含有第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器，并根据一阶低通滤波器获取第二目标PID控制器；
其中，第二目标PID控制器为目标永磁同步电机在dq轴下不存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
需要说明的是，本实施例所提供的一种永磁同步电机的电流解耦方法，是应用于目标永磁同步电机的双闭环调速系统中，并且，目标永磁同步电机的双闭环调速系统包括离散域二自由度PID控制器，也即，本实施例所提供的电流解耦方法，是对现有技术当中的离散域二自由度PID控制器进行的改进。
在本实施例中，为了实现对目标永磁同步电机的电流进行更好的解耦，首先是获取目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型，然后，再以目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型为被控对象，并利用双闭环调速系统中的离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器，也即，重新构建目标永磁同步电机在dq轴下存在未知参数的离散域二自由度PID控制器。
当构建得到了第一目标PID控制器时，则利用零极点对消的方法，将第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器。能够想到的是，此步骤的目的是为了利用一阶低通滤波器中的期望带宽来控制电流环阶跃响应的调节时间。当将第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器时，那么，就可以根据一阶低通滤波器的函数表达式来获取第二目标PID控制器，也即，根据一阶低通滤波器的函数表达式来获取目标永磁同步电机在dq轴下不存在未知参数的离散域二自由度PID控制器，这就相对于是在离散域中设计了二自由度PID控制器。显然，通过此种设计方式，不仅能够避免离散化截断误差的影响，而且，也可以使得二自由度PID控制器中的参数易于整定。
步骤S14：利用Anti-windup将第二目标PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器；
步骤S15：利用具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器对目标永磁同步电机的电流进行解耦控制。
在实际应用当中，离散域二自由度PID控制器会因输出限幅而造成积分饱和问题，在本实施例中，为了避免此种情况的发生，是利用Anti-windup来将第二目标PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行完全对消，以避免上述问题的出现。
可以理解的是，当利用Anti-windup将第二目标PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行完全对消以后，就得到了具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器。显然，当获取得到了具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器之后，就可以利用具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器对目标永磁同步电机的电流进行解耦控制，这样不仅能够使得目标永磁同步电机的电流实现完全解耦，而且，也能够达到电流环的阶跃响应无超调的目的。
可见，在本实施例中，首先是获取目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型，再以离散时间模型为被控对象，并利用离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器；然后，利用零极点对消的方法，将含有第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器，并根据具有一拍延时的一阶低通滤波器获取第二目标PID控制器，以避免目标永磁同步电机的双闭环调速系统中的电流稳态误差和数字控制方式对目标永磁同步电机电流解耦过程的影响；之后，再利用Anti-windup将第二目标PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器，这样就避免了离散域二自由度PID控制器因输出限幅所造成的积分器饱和问题；最后，再利用具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器对目标永磁同步电机的电流进行解耦控制，就能够进一步提高目标永磁同步电机的电流解耦效果。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，上述步骤S11：获取目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型的过程，包括：
获取目标永磁同步电机在dq轴下的电压方程；
对目标永磁同步电机在dq轴下的电压方程进行ipark变换，得到目标永磁同步电机在αβ轴下的目标电压方程；
根据目标电压方程获取目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型。
请参见图2，图2为本发明实施例所提供的一种目标永磁同步电机的双闭环调速系统的结构图。具体的，在本实施例中，是对目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型的获取过程进行具体说明。也即，首先在目标永磁同步电机各相绕组匝数相同的情况下，获取目标永磁同步电机在dq轴下的电压方程，然后，再将目标永磁同步电机在dq轴下的电压方程通过ipark变换得到目标永磁同步电机在αβ轴下的目标电压方程。
在图2当中，ωe,ref(k)为k时刻给定电角速度，idq,ref(k)为k时刻dq轴给定电流，ie(k)为k时刻的dq轴电流误差，u'dq,ref(k)为k+1时刻控制器输出的dq电压，u'αβ(k)为k+1时刻控制器输出的αβ轴电压，idq(k)为k时刻dq轴反馈电流，θe(k)和θe(t(k))分别为采样前后对应k时刻的转子电角度，iαβ(k)和iαβ(t(k))分别为采样前后对应k时刻的αβ轴反馈电流，ωe(k)和ωe(t(k))分别为采样前后对应k时刻的反馈电角速度。
在本实施例中，为了方便后续的计算，是根据表贴式永磁同步电机的转子结构，将目标永磁同步电机在αβ轴下的目标电压方程表示为复矢量的形式，也即：
式中，Rs为定子电阻，ωe为转子电角速度，ψf为永磁体磁链，Ld＝Lq＝Ls为dq轴电感，iαβ为αβ轴下的电流矢量，iαβ＝iα+jiβ，uαβ为αβ轴下的电压矢量，uαβ＝uα+juβ。
需要说明的是，在本实施例中，是将反电动势e＝ωeψfsinθe+jωeψfcosθe作为干扰项，并假设目标永磁同步电机的电角速度we在两个连续采样时刻之间恒定，以及假设目标永磁同步电机的参数(Rs,Ls,ψf)在两个采样时刻之间恒定。
能够想到的是，在实际应用当中，目标永磁同步电机的电流解耦过程，会受到目标永磁同步电机的双闭环调速系统中PWM逆变器输出电压的钳位效应以及PWM逆变器的调制时间的影响。所以，在本实施例中，为了避免此干扰因素的影响，是在目标永磁同步电机的双闭环调速系统的电流环中建立了目标永磁同步电机的零阶保持等效模型。
具体的，考虑到PWM逆变器在每个PWM周期内，开关动作是随机的，根据统计学方法，平均延迟为采样周期的一半，也即，T＝TS/2。这样利用零阶保持器(ZOH)等效PWM逆变器，就可以得到αβ轴系下含零阶保持器的永磁同步电机的离散时间模型也即：
式中，iαβ(z)为αβ轴下的电流，uαβ(z)为αβ轴下的电压，Rs为定子电阻，Ld＝Lq＝Ls为dq轴电感，Ts为电流环采样周期。
最后，再对αβ轴系下含零阶保持器的永磁同步电机的离散时间模型进行park变换，获取得到目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型也即：
式中，Rs为定子电阻，ωe为转子电角速度，Ld＝Lq＝Ls为dq轴电感，Ts为电流环采样周期。
可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步保证离散时间模型在创建过程中的可靠性。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，上述步骤：利用零极点对消的方法，将含有第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器的过程，包括：
根据离散时间模型和第一目标PID控制器，获取含有第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数；
利用零极点对消的方法，将闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器。
在本实施例中，考虑到目标永磁同步电机的双闭环调速系统中电流稳态误差和数字控制方式存在滞后一拍的影响，所以，在本实施例中，还以离散时间模型为被控对象，在离散域二自由度PID控制器结构的基础上，利用离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器。并且，考虑到一拍计算延迟所造成的电角度误差，所以，在本实施例中，是在ipark变换中进行补偿，也即：
θ′e(k)＝θe(k)+ωeTs；
式中，θ′e(k)为第k+1时刻补偿后的电角度，θe(k)为时刻补偿后的电角度，ωe为转子电角速度，Ts为电流环采样周期。
请参见图3，图3为目标永磁同步电机在离散域二自由度PID控制器的结构图，根据图3可知，二自由度PID控制器在Z域当中可以写成如下表达式：
式中，u′dq,ref(z)为下一拍离散域二自由度PID控制器的输出电压，idq,ref(z)为qd轴电流给定，idq(z)为dq轴反馈电流，Kct为前馈比例系数，Kcp为电流误差信号的比例系数，Kci为电流误差信号的积分系数，Kc2为上一拍离散域二自由度PID控制器输出的反馈信号的比例系数。
在图3当中，idq,ref(k)为k时刻dq轴给定电流，u'dq,ref(k)为k+1时刻控制器输出d的dq轴电压，u'αβ(k)为k+1时刻控制器输出的αβ轴电压，idq(k)为k时刻dq轴反馈电流，Kct为前馈比例系数，Kcp为电流误差的比例系数，Kci为电流误差信号的积分系数，Kc2为上一拍控制器输出的反馈信号的比例系数。
结合图2，在目标永磁同步电机的双闭环调速系统中获取含有离散域二自由度PID控制器的电流环的闭环传递函数，该闭环传递函数的表达式为：
式中， b0c＝Kcp+Kct；
又因为具有一拍延时的一阶低通滤波器的表达式为：
式中，ωib为系统的预期带宽，Ts为电流环采样周期。
相应的，根据上述过程，下面再对根据一阶低通滤波器获取目标永磁同步电机在离散域二自由度PID控制器的过程作简单介绍。在本实施例中，为了避免目标永磁同步电机双闭环调速系统中的电流稳态误差和数字控制方式对目标永磁同步电机电流解耦过程的影响，是利用零极点对消的方法，将含有离散域二自由度PID控制器的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器。
具体的，在本实施例中，首先，是令a0c＝0，然后，将闭环传递函数的分母表示为：之后，再根据零极点对消的方法，将闭环传递函数转换成如具有一拍延时的一阶低通滤波器的形式，那么，目标永磁同步电机在离散域二自由度PID控制器中的各个参数为：
式中，Kct为前馈比例系数，Kcp为电流误差的比例系数，Kci为电流误差的积分系数，Kc2为上一拍控制器输出的反馈信号的比例系数，ωib为系统的预期带宽，Rs为定子电阻，ωe为转子电角速度，Ld＝Lq＝Ls为dq轴电感，Ts为采样周期。
需要说明的是，目标永磁同步电机在离散域二自由度PID控制器中的各个参数与电角速度ωe、目标永磁同步电机的属性参数、电流环的期望带宽ωib和电流采样周期Ts有关，而电流环的期望带宽ωib作为一个变量，所以，可以根据实际电流响应进行调节，就可以满足电流环的性能要求。
可见，通过本实施例所提供的技术方案，不仅能够避免离散化截断误差的影响，而且，也可以使得目标永磁同步电机的离散域二自由度PID控制器的参数易于整定。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，上述步骤S14：利用Anti-windup将第二目标PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器的过程，包括：
获取输入至目标永磁同步电机的直流母线电压；
根据直流母线电压动态设定离散域二自由度PID控制器的电流限幅值；
根据电流限幅值，利用Anti-windup将离散域二自由度PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器。
可以理解的是，在实际应用当中，目标永磁同步电机的电流解耦效果会受到电流输出限幅的影响，在本实施例中，是利用Anti-windup来避免这一情况的出现。
具体的，首先是获取输入至目标永磁同步电机的直流母线电压Udc，然后，再根据获取到的目标永磁同步电机的直流母线电压Udc来动态设定离散域二自由度PID控制器的电流限幅值。在实际操作当中，是将采样得到的目标永磁同步电机的直流母线电压Udc乘以在标幺之后，再将该值实时存入到DSP芯片的寄存器中，来作为离散域二自由度PID控制器的电流限幅值。
然后，再根据反计算的思想，将目标永磁同步电机在离散域下的二自由度PID控制器输出电压的限幅前后取值作差，并将差值乘以一个比例系数Ka负反馈到二自由度PID控制器的输入。具体请参见图4，图4为本发明实施例所提供的具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器的结构图。
在图4当中，idq,ref(k)为k时刻dq轴给定电流，u'dq,ref(k)为k时刻控制器输出的dq轴电压，为k+1时刻在限幅之前控制器输出的dq轴电压，u'αβ(k)为k+1时刻控制器输出的αβ轴电压，idq(k)为k时刻dq轴反馈电流，Kct为前馈比例系数，Kcp为电流误差的比例系数，Kci为电流误差的积分系数，Kc2为上一拍控制器输出的反馈信号的比例系数，Ka为Anti-windup中反馈信号比例系数。
根据如图4所示的具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器的结构图，可得具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器的数学模型表达式为：
式中，为限幅之前的控制器输出电压，u′dq,ref为控制器输出电压，Kct为前馈比例系数，Kcp为电流误差的比例系数，Kci为电流误差的积分系数，Kc2为上一拍控制器输出的反馈信号的比例系数，Ka为Anti-windup中反馈信号比例系数。
将上述式子进行联立会得到：
式中，idq(z)为dq轴反馈电流，idq,ref(z)为dq轴给定电流，为k+1时刻在限幅之前控制器输出的dq轴电压，u'αβ(k)为k+1时刻控制器输出的αβ轴电压，Kct为前馈比例系数，Kcp为电流误差的比例系数，Kci为电流误差的积分系数，Kc2为上一拍控制器输出的反馈信号的比例系数，Rs为定子电阻，ωe为转子电角速度，Ld＝Lq＝Ls为dq轴电感，Ts为电流采样周期。
显然，当Ka＝1/Kct时，可以将前面系数中的一个零极点进行对消，换句话说，也就是通过Anti-windup将离散域二自由度PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行了完全对消。可以理解的是，当将离散域二自由度PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行了完全对消之后，得到的具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器就可以对目标永磁同步电机的电流进行完全解耦控制，这样就可以使得目标永磁同步电机的双闭环调速系统中的电流环获得更好的暂态响应效果。
具体的，上述步骤：获取输入至目标永磁同步电机的直流母线电压的过程，包括：
利用电压采样电路获取输入至目标永磁同步电机上的直流母线电压。
具体的，在本实施例中，是利用电压采样电路来获取输入到目标永磁同步电机上的直流母线电压，因为电压采样电路不仅具有较高的电压采集精度，而且，电压采集电路结构形式较为简单，所以，利用电压采集电路来采集输入到目标永磁同步电机上的直流母线电压时，就能够相对提高直流母线电压的采集精度。
请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种永磁同步电机的电流解耦装置，该电流解耦装置包括：
模型获取模块21，用于获取目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型；
模型构建模块22，用于以离散时间模型为被控对象，利用离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器；其中，第一目标PID控制器为目标永磁同步电机在dq轴下存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
第一获取模块23，用于利用零极点对消的方法，将含有第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器，并根据一阶低通滤波器获取第二目标PID控制器；其中，第二目标PID控制器为目标永磁同步电机在dq轴下不存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
第二获取模块24，用于利用Anti-windup将第二目标PID控制器中的零点和离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器；
电流解耦模块25，用于利用具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器对目标永磁同步电机的电流进行解耦控制。
本发明实施例所公开的一种永磁同步电机的电流解耦装置，具有前述公开的一种永磁同步电机的电流解耦方法的有益效果。
请参见图6，图6为本发明实施例所提供的一种永磁同步电机的电流解耦设备的结构图，该电流解耦设备包括：
存储器31，用于存储计算机程序；
处理器32，用于执行计算机程序时实现如前述公开的永磁同步电机的电流解耦方法的步骤。
本发明实施例所公开的一种永磁同步电机的电流解耦设备，具有前述公开的一种永磁同步电机的电流解耦方法的有益效果。
相应的，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述公开的永磁同步电机的电流解耦方法的步骤。
本发明实施例所公开的一种计算机可读存储介质，具有前述公开的一种永磁同步电机的电流解耦方法的有益效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种永磁同步电机的电流解耦方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种永磁同步电机的电流解耦方法，其特征在于，应用于目标永磁同步电机的双闭环调速系统，其中，所述双闭环调速系统包括离散域二自由度PID控制器；包括：
获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型；
以所述离散时间模型为被控对象，利用所述离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器；其中，所述第一目标PID控制器为所述目标永磁同步电机在dq轴下存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
利用零极点对消的方法，将含有所述第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器，并根据所述一阶低通滤波器获取第二目标PID控制器；其中，所述第二目标PID控制器为所述目标永磁同步电机在dq轴下不存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
利用Anti-windup将所述第二目标PID控制器中的零点和所述离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器；
利用所述具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器对所述目标永磁同步电机的电流进行解耦控制。
2.根据权利要求1所述的电流解耦方法，其特征在于，所述获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型的过程，包括：
获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的电压方程；
对所述目标永磁同步电机在dq轴下的电压方程进行ipark变换，得到所述目标永磁同步电机在αβ轴下的目标电压方程；
根据所述目标电压方程获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型。
3.根据权利要求1所述的电流解耦方法，其特征在于，所述利用零极点对消的方法，将含有所述第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器的过程，包括：
根据所述离散时间模型和所述第一目标PID控制器，获取所述含有所述第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数；
利用所述零极点对消的方法，将所述闭环传递函数校正为所述具有一拍延时的一阶低通滤波器。
4.根据权利要求1所述的电流解耦方法，其特征在于，所述利用Anti-windup将所述第二目标PID控制器中的零点和所述离散时间模型中的零点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器的过程，包括：
获取输入至所述目标永磁同步电机的直流母线电压；
根据所述直流母线电压动态设定所述离散域二自由度PID控制器的电流限幅值；
根据所述电流限幅值，利用所述Anti-windup将所述离散域二自由度PID控制器中的零点和所述离散时间模型中的极点进行完全对消，得到所述具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器。
5.根据权利要求4所述的电流解耦方法，其特征在于，所述获取输入至所述目标永磁同步电机的直流母线电压的过程，包括：
利用电压采样电路获取输入至所述目标永磁同步电机上的所述直流母线电压。
6.一种永磁同步电机的电流解耦装置，其特征在于，应用于目标永磁同步电机的双闭环调速系统，其中，所述双闭环调速系统包括离散域二自由度PID控制器；包括：
模型获取模块，用于获取所述目标永磁同步电机在dq轴下的离散时间模型；
模型构建模块，用于以所述离散时间模型为被控对象，利用所述离散域二自由度PID控制器在前一时刻的输出信号作为反馈信号重新构建第一目标PID控制器；其中，所述第一目标PID控制器为所述目标永磁同步电机在dq轴下存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
第一获取模块，用于利用零极点对消的方法，将含有所述第一目标PID控制器的电流环的闭环传递函数校正为具有一拍延时的一阶低通滤波器，并根据所述一阶低通滤波器获取第二目标PID控制器；其中，所述第二目标PID控制器为所述目标永磁同步电机在dq轴下不存在未知参数的离散域二自由度PID控制器；
第二获取模块，用于利用Anti-windup将所述第二目标PID控制器中的零点和所述离散时间模型中的极点进行完全对消，得到具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器；
电流解耦模块，用于利用所述具有Anti-windup的离散域二自由度PID控制器对所述目标永磁同步电机的电流进行解耦控制。
7.一种永磁同步电机的电流解耦设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的永磁同步电机的电流解耦方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的永磁同步电机的电流解耦方法的步骤。
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