CN115580192A - 电机控制方法、装置、控制器及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种电机控制方法、装置、控制器及计算机可读存储介质，属于自动控制领域，利用滑模观测器基于当前时刻电机的实际电流，估算出电机的转子位置的第一估算值，从而基于第一估算值，改进型全维观测器对电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻电机转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩，进而结合电机的设定转速控制电机的运动，实现闭环控制，且电机转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩都为积分加比例调节，能够极大地提高系统整体的辨识收敛速度和稳定性，并提高可靠性。

Description

电机控制方法、装置、控制器及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及自动控制领域，具体而言，涉及一种电机控制方法、装置、控制器及计算机可读存储介质。

背景技术

无刷直流电机是由电动机主体和驱动器组成，无刷直流电机的电动机的定子绕组大多做成三相对称星形接法。针对电动机，通过对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行控制，达到电机快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的目的。

在电机控制中，全维观测器可以实现对电机转矩、转速的估算。然而，目前的全维观测器在负载突变时，电机的实际电磁转矩会很快响应，但全维观测器估算的负载转矩响应会有延迟，导致估算得到的转速与实际转速不匹配，使得电机控制系统不稳定，可靠性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电机控制方法、装置、控制器及计算机可读存储介质，其能够改善目前的电机控制系统不稳定且可靠性差的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种电机控制方法，所述方法包括：

获取当前时刻电机的实际电流，以及当前时刻所述电机的设定转速；

基于所述实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出所述电机的转子位置的第一估算值；

基于所述第一估算值，利用预设的改进型全维观测器对所述电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻所述电机的运动信息；其中，所述运动信息包括转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩；

根据所述运动信息，以及当前时刻所述电机的设定转速，控制所述电机下一时刻的运动。

进一步地，所述方法还包括获取所述改进型全维观测器的步骤，该步骤包括：

基于所述实际电流的采样频率的特性，以及永磁同步电机的运动方程，构建电机的动力学状态方程；

根据所述动力学状态方程以及反馈原理，构建改进型全维观测器的积分比例方程，并构建所述改进型全维观测器的期望特征多项式；

结合所述动力学状态方程和所述期望特征多项式，对所述积分比例方程进行分析处理，得到所述积分比例方程的状态反馈系数值；

将所述状态反馈系数值代入所述积分比例方程，得到所述改进型全维观测器的计算方程。

进一步地，所述计算方程包括：

其中，

表征转子的负载转矩的估算值，k₃和l₃表征状态反馈系数，θm表征第一估算值，

为机械角位置的估算值，T_e表征电机的输出转矩的估算值，

表征机械角速度的估算值，k为常数。

进一步地，所述结合所述动力学状态方程和所述期望特征多项式，对所述积分比例方程进行分析处理，得到所述积分比例方程的状态反馈系数值的步骤，包括：

根据所述积分比例方程和所述动力学状态方程，得到观测误差方程；

基于所述期望特征多项式，对所述观测误差方程的系数进行计算，得到所述积分比例方程的状态反馈系数值。

进一步地，所述构建所述改进型全维观测器的期望特征多项式的步骤，包括：

对所述观测误差方程进行转换，得到所述观测误差方程的特征方程；

根据指定的期望极点，构建与所述特征方程的项数相同的期望特征多项式。

进一步地，所述改进型全维观测器的积分比例方程包括：

其中，

C＝[1 0 0]，u＝T_e，y＝θ_m，θ_m表征第一估算值，J表征转动惯量，b表征粘性阻尼系数，T_e表征电机的输出转矩，T_d表征转子的负载转矩，k₃和l₃表征状态反馈系数，θ_m表征第一估算值，ω_m表征转子的机械角速度，K和L为反馈系数矩阵。

进一步地，所述基于所述实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出所述电机的转子位置的第一估算值的步骤，包括：

对所述实际电流进行坐标转换，得到两相静止坐标系下的转换电流和转换电压；

将所述转换电流和所述转换电压输入至预设的滑模观测器，依据反电势法，估算出所述电机的转子位置的第一估算值。

第二方面，本发明实施例提供一种电机控制装置，所述装置包括采样模块、第一估算模块、第二估算模块和控制模块；

所述采样模块，用于获取当前时刻电机的实际电流，以及当前时刻所述电机的设定转速；

所述第一估算模块，用于基于所述实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出所述电机的转子位置的第一估算值；

所述第二估算模块，用于基于所述第一估算值，利用预设的改进型全维观测器对所述电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻所述电机的运动信息；其中，所述运动信息包括转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩；

所述控制模块，用于根据所述运动信息，以及当前时刻所述电机的设定转速，控制所述电机下一时刻的运动。

第三方面，本发明实施例提供一种控制器，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器可执行所述计算机可执行指令以实现如第一方面所述的电机控制方法。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其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第一方面所述的电机控制方法。

本发明实施例提供的电机控制方法、装置、控制器及计算机可读存储介质，预设的滑模观测器基于当前时刻电机的实际电流，估算出电机的转子位置的第一估算值，从而基于第一估算值，改进型全维观测器对电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻电机转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩，进而结合电机的设定转速控制电机的运动，实现闭环控制，且电机转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩都为积分加比例调节，能够极大地提高系统整体的辨识收敛速度和稳定性，并提高可靠性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的电机控制系统的方框示意图。

图2示出了本发明实施例提供的电机控制方法的流程示意图之一。

图3示出了图2中步骤S13的部分子步骤的流程示意图。

图4示出了本发明实施例提供的电机控制方法的控制原理框图。

图5示出了本发明实施例提供的电机控制方法的流程示意图之二。

图6示出了图5中步骤S22的部分子步骤的流程示意图。

图7示出了图5中步骤S23的部分子步骤的流程示意图。

图8示出了本发明实施例提供的改进型全维观测器的原理框图。

图9示出了本发明实施例提供的电机控制装置的方框示意图。

图10示出了本发明实施例提供的控制器的方框示意图。

附图标记：100-电机控制系统；110-电机；120-控制器；130-电机控制装置；140-采样模块；150-第一估算模块；160-第二估算模块；170-控制模块；180-预处理模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“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。

在电机控制中，全维观测器可以实现对电机转矩、转速的估算。然而，由于传统的全维观测器大多为单一的积分调节，因此在电机负载突变时，电机的实际电磁转矩会很快响应，但全维观测器估算的负载转矩响应会有延迟，导致估算得到的转速与实际转速不匹配，使得电机控制系统不稳定。因此，基于传统的全维观测器设计的无传感器电机控制系统的带载能力较弱，可靠性差，限制了其应用。

基于上述考虑，本发明实施例提供一种电机控制方法，其能够改善基于传统的全维观测器的无感传感电机控制系统不稳定和可靠性差的问题。

本发明实施例提供的电机控制方法，可以应用于如图1所示的电机控制系统100中，该电机控制系统100包括控制器120和电机110，该控制器120可以通过有线或无线的方式与电机通信连接。

控制器120为基于改进型全维观测器的控制器120，能够实现本发明实施例提供的电机控制方法。

其中，控制器120可以是但不限于是：PLC控制器和MCU控制器。

在一种实施方式中，本发明实施例提供的电机控制方法，参照图2，可以包括以下步骤。在本实施方式中，以该电机控制方法应用于图1中的控制器120来举例说明。

S11，获取当前时刻电机的实际电流，以及当前时刻电机的设定转速。

获取电机110的实际电流的方式可以灵活设置，例如，可以对电机110的定子绕组进行电流采样，也可以使用传感器获取。在本实施方式中，控制器120通过采样电阻对电机的实际电流进行采样，得到实际电流，此时的实际电流为三相坐标下的实际电流i_a、i_b和i_c。

设定转速是用户设定的转速，故而通过查询的方式即可获取到当前时刻电机的设定转速。需要说明的是，电机可以是无刷直流电机。

S13，基于实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出电机的转子位置的第一估算值。

其中，滑模观测器为目前的无传感器电机控制系统中常用的滑模观测器，本实施方式中不作详细赘述。

S15，基于第一估算值，利用预设的改进型全维观测器对电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻电机的运动信息。其中，运动信息包括转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩。

预设的改进型全维观测器为本发明实施例提供的一种全维观测器，其用于基于滑模观测器估算出的转子位置的第一估算值，以积分加比例调节的方式，对电机的运动状态进行估算，估算出电机的运动信息。

S17，根据运动信息，以及当前时刻电机的设定转速，控制电机下一时刻的运动。

在一种可能的实施方式中，根据运动信息和设定转速ω_ref，基于无传感器控制原理，控制电机下一时刻的运动。

与基于单一积分调节的传统全维观测器的无传感器控制方法相比，上述电机控制方法，利用改进型全维观测器基于滑模观测器估算出的电机转子位置的第一估算值，对电机转子运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻电机转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩，实现机械角位置、机械角速度和负载转矩都为积分加比例调节，且实现了闭环控制，能够极大地提高控制系统整体的辨识收敛速度和稳定性，进而能够提升控制系统的带载能力，以提高可靠性。

为了提高第一估算值的准确度，在一种可能的实施方式中，参照图3，上述步骤S13可以进一步实现为以下步骤。

S131，对实际电流进行坐标转换，得到两相静止坐标系下的转换电流和转换电压。

S132，将转换电流和转换电压输入至预设的滑模观测器，依据反电势法，估算出电机的转子位置的第一估算值。

实际电流i_a、i_b为三相坐标系下的电流，对实际电流进行Clark变换，将三相坐标系下的实际电流i_a、i_b、i_c转换为两相坐标下(α-β轴)的转换电流i_ab、i_bc和转换电压u_ab、u_bc，将转换电流i_ab、i_bc和转换电压u_ab、u_bc输入至滑模观测器，依据反电势法，估算出电机的转子位置的第一估算值

为了尽可能地减小电机的实际转速和设定转速的误差，以提高电机控制系统的控制精度和稳定性。在一种可能的实施方式中，上述步骤S17可以进一步实现为：根据设定转速与机械角速度间的差值，机械角位置以及负载转矩，对电机进行补偿控制。

在一种实施方式中，上述补偿控制的过程包括：利用预设的速度环PI调节器，根据设定转速与估算出的机械角速度间的差值，得到调节电流i_qref；利用电流环PI调节器，根据调节电流i_qref与估算出的负载力矩间的和，以及d-q轴坐标系下电机当前时刻的电流i_q之间的差值，得到调节电压u_q；基于估算出的机械角位置

和调节电压uq，做Park反变换，得到目标电压u_α，对目标电压u_α进行空间矢量调制并输入三相逆变器，以控制电机下一时刻的运动。

经过上述调节之后，电机的实际转速更快速地接近设定转速，通过反复控制，能够极大地减小控制误差，提高控制系统的稳定性。

在上述实施方式的基础上，本发明实施例提供的电机控制方法所实现的无传感器控制原理如图4所示，包括第一减法器、速度环PI调节器、第二减法器、电流环PI调节器、PWM调制、三相逆变器、Clark变换、Park变换、Park反变换、无刷直流电机、滑模观测器以及改进型全维观测器。由于无传感器控制原理为本领域的公知，故而，本实施方式中，对未涉及改进的部分可参考本领域的公知常识，在此不进行详细介绍。

进一步地，本发明实施提供的电机控制方法，还包括获取改进型全维观测器的步骤，参照图5，该步骤可以包括以下步骤。

S21，基于实际电流的采样频率的特性，以及永磁同步电机的运动方程，构建电机的动力学状态方程。

S22，根据动力学状态方程以及反馈原理，构建改进型全维观测器的积分比例方程，并构建改进型全维观测器的期望特征多项式。

S23，结合动力学状态方程和期望特征多项式，对积分比例方程进行分析处理，得到积分比例方程的状态反馈系数值。

S24，将状态反馈系数值代入积分比例方程，得到改进型全维观测器的计算方程。

对于步骤S21，已知永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)运动方程的状态空间模型为：

其中，ω_m表征电机转子的机械角速度，θ_m表征机械角位置，T_e表征电机的输出转矩，T_d表征电机的负载转矩，J为表征转动惯量，b为粘性阻尼系数。

而对于控制器对电机的实际电流的采样频率，具有采样频率远远高于电机的负载转矩的变化时间的特性，因此，负载转矩可视为恒定值，即：

因此，由上述特性和永磁同步电机运动方程的状态空间模型，构建电机的动力学状态方程：

其中，

C＝[1 0 0]，u＝T_e，y＝θ_m。

在电机的动力学状态方程中，输入变量为电机的输出转矩，状态变量为电机的机械角位置、机械角速度和负载转矩，输出变量为机械角位置。在此基础上，结合反馈原理，根据电机的动力学状态方程建立改进型全维观测器的积分比例方程。

该改进型全维观测器积分比例方程包括：

其中，K和L为反馈系数矩阵，K＝[k₁ k₂ k₃]^T，L＝[L₁ L₂ L₃]^T。此时，K和L为反馈系数矩阵的值是未知的。

在已知改进型全维观测器的积分比例方程，以及电机的述动力学状态方程的基础上，将二者做差，即可得到改进型全维观测器的观测误差方程。

该观测误差方程包括：

其中，

表征改进型全维观测器的观测误差，I表示3×3的单位矩阵(表征观测误差方程的特征方程为三项式)。

基于上述内容，在一种可能的实施方式中，参照图6，可以通过以下步骤构建改进型全维观测器的期望特征多项式。

S221，对观测误差方程进行转换，得到观测误差方程的特征方程。

S222，根据指定的期望极点，构建与特征方程的项数相同的期望特征多项式。

需要说明的是，期望极点的个数由用户指定。

对于步骤S221，已知改进型全维观测器的观测误差方程，对观测误差方程进行特征转换，得到观测误差方程的特征方程。

该特征方程为：

对于步骤S222，根据特征方程可知，特征方程的项数为三项，故而在得到用户指定的期望极点(假设为α，β和γ)的基础上，构建期望特征多项式。

该期望特征多项式可以为：s³-(α+β+γ)s²+(αβ+βγ+γα)s-αβγ＝0。

进一步地，在一种实施方式中，对于步骤S23，参照图7，可进一步实施为以下步骤。

S231，根据积分比例方程和动力学状态方程，得到观测误差方程。

S232，基于期望特征多项式，对观测误差方程的系数进行计算，得到积分比例方程的状态反馈系数值。

对于步骤S231，可参见上述得到观测误差方程的内容。

对于步骤S232，基于期望特征多项式，对观测误差方程的系数进行计算，可得到特征等式。

特征等式为：

假设b＝0，且α＝β＝γ，将反馈系数设计为：l₁＝l₂＝k₁＝k₂＝k，其中，k为常数，则可得到状态反馈系数值。

状态反馈系数值为：

对于步骤S24，将上述状态反馈系数值代入改进型全维观测器的积分比例方程后，即可得到改进型全维观测器的计算方程。

该计算方程包括：

其中，

表征转子的负载转矩的估算值，θ_m＝θ_e，可以表征第一估算值，

为机械角位置的估算值，

表征机械角速度的估算值。

结合上述特征等式和改进型全维观测器的计算方程，改进型全维观测器的原理框图如图8所示。

基于上述步骤S21-S24及其子步骤，以及改进型全维观测器的计算方程可知，改进型全维观测器对转子机械角位置、机械角速度和负载转矩的估算都为积分加比例调节，能够有效地提高系统整体的辨识收敛速度和稳定性。

本发明实施例提供的电机控制方法，提供了一种改进型全维观测器，将传统的全维观测器的积分调节优化为积分加比例调节，从而能够基于滑模观测器估算出的转子位置的估算值，采用积分加比例调节，对转子机械角位置、机械角速度和负载转矩进行优化估算，进而基于优化估算出的转子机械角位置、机械角速度和负载转矩，对电机进行闭环控制，能够极大地提高电机控制系统整体的辨识收敛速度和稳定性，以及提高系统的可靠性。

基于上述电机控制方法的构思，在一种实施方式中，参照图9，本发明实施例还提供了一种电机控制装置130，该电机控制装置130包括采样模块140、第一估算模块150、第二估算模块160和控制模块170。

采样模块140，用于获取当前时刻电机的实际电流，以及当前时刻电机的设定转速。

第一估算模块150，用于基于实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出电机的转子位置的第一估算值。

第二估算模块160，用于基于第一估算值，利用预设的改进型全维观测器对电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻电机的运动信息。其中，运动信息包括转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩。

控制模块170，用于根据运动信息，以及当前时刻电机的设定转速，控制电机下一时刻的运动。

进一步地，电机控制装置130还包括预处理模块180，预处理模块180，用于获取改进型全维观测器。

上述电机控制装置130中，通过采样模块140、第一估算模块150、第二估算模块160和控制模块170的协同作用，能够基于滑模观测器估算出的转子位置的估算值，采用积分加比例调节，对转子机械角位置、机械角速度和负载转矩进行优化估算，进而基于优化估算出的转子机械角位置、机械角速度和负载转矩，对电机进行闭环控制，能够极大地提高电机控制系统整体的辨识收敛速度和稳定性，以及提高系统的可靠性。

关于电机控制装置130的具体限定可以参见上文中对于电机控制方法的限定，在此不再赘述。上述电机控制装置130中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于电子设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于电子设备的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一种实施方式中，提供了一种控制器120，该控制器120可以是PLC控制器，其内部结构图可以如图10所示。该控制器120包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该控制器120的处理器用于提供计算和控制能力。该控制器120的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该控制器120的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、近场通信(NFC)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时实现如上述实施方式提供的电机控制方法。

图10中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的控制器120的限定，具体的控制器120可以包括比图10中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一种实施方式中，本发明提供的电机控制装置130可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图10所示的控制器120上运行。控制器120的存储器中可存储组成该电机控制装置130的各个程序模块，比如，图9所示的采样模块140、第一估算模块150、第二估算模块160和控制模块170。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的电机控制方法中的步骤。

例如，图10所示的控制器120可以通过如图9所示的电机控制装置130中的采样模块140执行步骤S11。控制器120可以通过第一估算模块150执行步骤S13。控制器120可以通过第二估算模块160执行步骤S15。控制器120还可以通过控制模块170执行步骤S17。控制器120还可以通过预处理模块180执行步骤S21-S24。

在一种实施方式中，提供了一种控制器120，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取当前时刻电机的实际电流，以及当前时刻电机的设定转速；基于实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出电机的转子位置的第一估算值；基于第一估算值，利用预设的改进型全维观测器对电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻电机的运动信息；根据运动信息，以及当前时刻电机的设定转速，控制电机下一时刻的运动。

在一种实施方式中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取当前时刻电机的实际电流，以及当前时刻电机的设定转速；基于实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出电机的转子位置的第一估算值；基于第一估算值，利用预设的改进型全维观测器对电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻电机的运动信息；根据运动信息，以及当前时刻电机的设定转速，控制电机下一时刻的运动。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取当前时刻电机的实际电流，以及当前时刻所述电机的设定转速；

基于所述实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出所述电机的转子位置的第一估算值；

基于所述第一估算值，利用预设的改进型全维观测器对所述电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻所述电机的运动信息；其中，所述运动信息包括转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩；

根据所述运动信息，以及当前时刻所述电机的设定转速，控制所述电机下一时刻的运动。

2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述方法还包括获取所述改进型全维观测器的步骤，该步骤包括：

基于所述实际电流的采样频率的特性，以及永磁同步电机的运动方程，构建电机的动力学状态方程；

根据所述动力学状态方程以及反馈原理，构建改进型全维观测器的积分比例方程，并构建所述改进型全维观测器的期望特征多项式；

结合所述动力学状态方程和所述期望特征多项式，对所述积分比例方程进行分析处理，得到所述积分比例方程的状态反馈系数值；

将所述状态反馈系数值代入所述积分比例方程，得到所述改进型全维观测器的计算方程。

3.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，所述计算方程包括：

其中，

表征转子的负载转矩的估算值，k₃和l₃表征状态反馈系数，θ_m表征第一估算值，

为机械角位置的估算值，T_e表征电机的输出转矩的估算值，

表征机械角速度的估算值，k为常数。

4.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，所述结合所述动力学状态方程和所述期望特征多项式，对所述积分比例方程进行分析处理，得到所述积分比例方程的状态反馈系数值的步骤，包括：

根据所述积分比例方程和所述动力学状态方程，得到观测误差方程；

基于所述期望特征多项式，对所述观测误差方程的系数进行计算，得到所述积分比例方程的状态反馈系数值。

5.根据权利要求4所述的电机控制方法，其特征在于，所述构建所述改进型全维观测器的期望特征多项式的步骤，包括：

对所述观测误差方程进行转换，得到所述观测误差方程的特征方程；

根据指定的期望极点，构建与所述特征方程的项数相同的期望特征多项式。

6.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，所述改进型全维观测器的积分比例方程包括：

其中，

C＝[1 0 0]，u＝T_e，y＝θ_m，θ_m表征第一估算值，J表征转动惯量，b表征粘性阻尼系数，T_e表征电机的输出转矩，T_d表征转子的负载转矩，k₃和l₃表征状态反馈系数，θ_m表征第一估算值，ω_m表征转子的机械角速度，K和L为反馈系数矩阵。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机控制方法，其特征在于，所述基于所述实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出所述电机的转子位置的第一估算值的步骤，包括：

对所述实际电流进行坐标转换，得到两相静止坐标系下的转换电流和转换电压；

将所述转换电流和所述转换电压输入至预设的滑模观测器，依据反电势法，估算出所述电机的转子位置的第一估算值。

8.一种电机控制装置，其特征在于，所述装置包括采样模块、第一估算模块、第二估算模块和控制模块；

所述采样模块，用于获取当前时刻电机的实际电流，以及当前时刻所述电机的设定转速；

所述第一估算模块，用于基于所述实际电流，利用预设的滑模观测器，估算出所述电机的转子位置的第一估算值；

所述第二估算模块，用于基于所述第一估算值，利用预设的改进型全维观测器对所述电机的运动状态进行积分比例运算，估算出当前时刻所述电机的运动信息；其中，所述运动信息包括转子的机械角位置、机械角速度和负载转矩；

所述控制模块，用于根据所述运动信息，以及当前时刻所述电机的设定转速，控制所述电机下一时刻的运动。

9.一种控制器，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器可执行所述计算机可执行指令以实现如权利要求1至7中任一项所述的电机控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的电机控制方法。

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