CN117833744B - 感应电机无位置传感器的磁链监测方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了感应电机无位置传感器的磁链监测方法、装置及设备，方法包括：根据感应电机的实际磁链计算式及全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数；根据比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图；根据预置的解析规则获取与幅值比曲线图及相位差曲线图相匹配的反馈策略；根据反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对反馈矩阵进行参数配置；获取全阶自适用观测器经过反馈调节后采集的估算转子磁链作为目标检测值。上述方法，在保证检测稳定性的前提下通过获取矩阵增益配置参数并对反馈矩阵进行参数配置，降低了估算转子磁链对电机参数变化的敏感性，从而大幅提高了对感应电机进行磁链监测及速度辨识的鲁棒稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电机检测技术领域，尤其涉及一种感应电机无位置传感器的磁链监测方法、装置及设备。
背景技术
目前，感应电机无位置传感器凭借驱动低成本、高可靠性和维护简单、方便等优势，使得无位置传感器控制算法在工业应用中越来受到重视。对于无位置传感器控制的关键就在于磁链信息的获取和转速的准确辨识，特别是获取转子磁链相位信息是实现感应电机高性能矢量控制的必要条件。虽然国内外很多学者都已提出了解决策略来确保转速辨识的稳定性，但是对于转子磁链定向的矢量控制而言，磁链相位估算在电机参数不匹配时的鲁棒稳定性问题几乎未被考虑。此外，由于转速自适应辨识方案通常利用的是估算转子磁链而不是实际磁链，这又会造成估算得到的转速的鲁棒稳定性降低，影响了获取到的转速的准确性。因此，现有技术中通过感应电机无位置传感器实现磁链监测的技术方法存在准确性较差的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种感应电机无位置传感器的磁链监测方法、装置及设备，旨在解决现有技术方法中通过感应电机无位置传感器实现磁链监测的方法所存在的准确性较差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种感应电机无位置传感器的磁链监测方法，所述方法应用于控制终端中，所述控制终端与感应电机、全阶自适用观测器及反馈矩阵进行通信连接，其中，感应电机的两个输入端分别连接交流电的两组相线，全阶自适用观测器的两个输入端也分别连接所述交流电的两组相线，所述感应电机的两个输出端分别连接第一加减法计算器的第一输入端及第二加减法计算器的第一输入端；所述全阶自适用观测器的两个电流输出端分别连接所述第一加减法计算器的第二输入端及所述第二加减法计算器的第二输入端；所述全阶自适用观测器的两个磁链输出端分别连接第一乘法计算器的第一输入端及第二乘法计算器的第一输入端；所述第一加减法计算器的输出端分别连接所述第二乘法计算器的第二输入端及反馈矩阵的第一输入端；所述第二加减法计算器的输出端分别连接所述第一乘法计算器的第二输入端及所述反馈矩阵的第二输入端；所述第一乘法计算器的输出端及所述第二乘法计算器的输出端分别连接第三加减法计算器的两个输入端，所述第三加减法计算器的输出端连接自适应机构的输入端；所述自适应机构的输出端同时连接所述全阶自适用观测器的控制输入端及所述反馈矩阵的第三输入端；所述反馈矩阵的输出端连接所述全阶自适用观测器的第三输入端，其中，所述方法包括：
根据所述感应电机的实际磁链计算式及所述全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数；
根据所述比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图；
根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略；
根据所述反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对所述反馈矩阵进行参数配置；
获取已配置参数的反馈矩阵对全阶自适用观测器进行反馈调节后，所述全阶自适用观测器采集得到的估算转子磁链作为目标检测值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种感应电机无位置传感器的磁链监测装置，所述装置配置于控制终端中，其中，所述装置用于执行如上述第一方面所述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法，所述装置包括：
矢量比值函数构建单元，用于根据所述感应电机的实际磁链计算式及所述全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数；
曲线图获取单元，用于根据所述比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图；
反馈策略获取单元，用于根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略；
参数配置单元，用于根据所述反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对所述反馈矩阵进行参数配置；
目标检测值获取单元，用于获取已配置参数的反馈矩阵对全阶自适用观测器进行反馈调节后，所述全阶自适用观测器采集得到的估算转子磁链作为目标检测值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，其中，所述设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面所述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的步骤。
本发明实施例提供了一种感应电机无位置传感器的磁链监测方法、装置及设备，方法包括：根据感应电机的实际磁链计算式及全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数；根据比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图；根据预置的解析规则获取与幅值比曲线图及相位差曲线图相匹配的反馈策略；根据反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对反馈矩阵进行参数配置；获取全阶自适用观测器经过反馈调节后采集的估算转子磁链作为目标检测值。上述方法，在保证检测稳定性的前提下通过获取矩阵增益配置参数并对反馈矩阵进行参数配置，降低了估算转子磁链对电机参数变化的敏感性，从而大幅提高了对感应电机进行磁链监测的准确性，从而提高了基于磁链监测进行速度辨识的鲁棒稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的磁链监测电路的电路结构图；
图3为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的应用效果图；
图4为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的另一应用效果图；
图5为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的又一应用效果图；
图6为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的再一应用效果图；
图7为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的后一应用效果图；
图8为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的后另一应用效果图；
图9为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测装置的示意性框图；
图10是本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1及与2，如图所示，为了通过感应电机无位置传感器实现磁链监测的技术方法所存在的准确性较差的问题，需要设计电机工作在发电状态系统仍可以稳定运行的观测器增益，同时需要寻找能够提高自适应磁链观测器鲁棒稳定性的自适应方案。本发明申请的实施例提供了一种感应电机无位置传感器的磁链监测方法，该方法应用于控制终端中，所述控制终端与感应电机M1、全阶自适用观测器M2及反馈矩阵G进行通信连接，感应电机M1的两个输入端分别连接交流电的两组相线，交流电的两组相线分别表示为usα及usβ，全阶自适用观测器M2的两个输入端也分别连接所述交流电的两组相线，所述感应电机M1的两个输出端分别连接第一加减法计算器J1的第一输入端及第二加减法计算器J2的第一输入端，感应电机M1的两个输出端分别输出的电流值可表示为isα及isβ；所述全阶自适用观测器M2的两个电流输出端分别连接所述第一加减法计算器J1的第二输入端及所述第二加减法计算器J2的第二输入端全阶自适用观测器M2的两个电流输出端分别输出的电流值可表示为及/>；所述全阶自适用观测器M2的两个磁链输出端分别连接第一乘法计算器的第一输入端及第二乘法计算器的第一输入端，则全阶自适用观测器M2的两个磁链输出端分别输出的检测磁链值可表示为/>及/>；所述第一加减法计算器J1的输出端分别连接所述第二乘法计算器X2的第二输入端及反馈矩阵G的第一输入端；所述第二加减法计算器J2的输出端分别连接所述第一乘法计算器X1的第二输入端及所述反馈矩阵G的第二输入端；所述第一乘法计算器X1的输出端及所述第二乘法计算器X2的输出端分别连接第三加减法计算器J3的两个输入端，所述第三加减法计算器J3的输出端连接自适应机构Z的输入端；所述自适应机构Z的输出端同时连接所述全阶自适用观测器M2的控制输入端及所述反馈矩阵G的第三输入端；所述反馈矩阵G的输出端连接所述全阶自适用观测器M2的第三输入端，控制终端可以是具有信号接收功能及控制指令发送功能的控制器件，如MUC控制芯片等。如图1所示，该方法包括步骤S110~S150。
S110、根据所述感应电机的实际磁链计算式及所述全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数。
根根据所述感应电机的实际磁链计算式及所述全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数。具体的，可通过实际磁链计算式与估算磁链计算式构建得到矢量比值函数，矢量比值函数可用于评估磁链观测器的参数灵敏度，具体的矢量比值函数如公式（1）所示：
（1）；
其中，为转子磁链，Φ为转子磁链比值，/>为定子电磁时间常数，/>为转子电磁时间常数，/>和/>为定转子瞬时时间常数，/>为电机漏磁系数，/>、/>和/>分别为同步角速度、转子电角速度和滑差角频率，“^”为估算标识，如/>即表示为与转子磁链/>对应的估算转子磁链，以此类推；/>，/>，/>，/>， />，/> ，/>， ，/> ，/> ，/> ，/>，Rs为定子电阻，Ls为定子电感，Rr为转子电阻，Lr为转子电感，Lm为互感，g1，g2，g3，g4为反馈矩阵G的系数，l 1，l 2为反馈矩阵系数，j为虚数单位。
S120、据所述比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图。
据所述比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图。设定估算转子磁链对应的定子电阻与实际转子磁链对应的定子电阻的比值为1.3，设定估算转子磁链对应的转子电阻与实际转子磁链对应的转子电阻的比值为1.3，设定估算转子磁链对应的互感值与实际转子磁链对应的互感值的比值为1.3，并根据转子磁链比值函数分别绘制出估算转子磁链与实际转子磁链的幅值比和相位差，所得到的幅值比曲线图及相位差曲线图如图3至图8所示。图3表示在估算转子磁链对应的定子电阻与实际转子磁链对应的定子电阻的比值为1.3的设定下，转子电角速度与幅值比的关系，图4则表示相同设定条件下转子电角速度与相位差之间的关系；图5表示在估算转子磁链对应的转子电阻与实际转子磁链对应的转子电阻的比值为1.3的设定下，转子电角速度与幅值比的关系，图6则表示相同设定条件下转子电角速度与相位差之间的关系；图7表示在估算转子磁链对应的互感值与实际转子磁链对应的互感值的比值为1.3的设定下，转子电角速度与幅值比的关系，图8则表示相同设定条件下转子电角速度与相位差之间的关系。图3、图4及图5均为幅值比曲线图，图6、图7及图8均为相位差曲线图。
S130、根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略。
根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略。可根据解析规则对所得到的幅值比曲线图及相位差曲线图进行解析，从而获取相匹配的反馈策略。
在具体实施例中，步骤S130，包括子步骤：根据所述解析规则中包含的多个转速区间获取所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图中位于各转速区间的曲线数值信息；根据所述解析规则中的整合计算式对各转速区间的曲线数值信息进行整合计算，得到各转速区间对应的整合系数；根据所述解析规则中的敏感系数区间对各转速区间对应的整合系数进行敏感性分类，以确定各所述转速区间对应的敏感分类信息；根据所述敏感分类信息从所述解析规则的策略库中获取相匹配的反馈策略。
具体的，解析规则中配置有多个转速区间，可根据转速区间获取幅值比曲线图及相位差曲线图中位于各转速区间的曲线数值信息。转速区间可预先配置，如解析规则中配置的转速区间包括低转速区间、高转速区间及转速过渡区间，例如，低转速区间为|ωr|≤100rad/s，高转速区间为|ωr|≥250rad/s，转速过渡区间为100 rad/s<|ωr|<250 rad/s。
则可从每一幅值比曲线图中分别获取位于低转速区间的数据点，同样地，可从每一相位差曲线图中分别获取位于低转速区间的数据点，两组数据点综合得到低转速区间的曲线数值信息。采用同样的方法，可获取到与高转速区间对应的曲线数值信息。
进一步的，根据解析规则中配置的整合计算式对各转速区间的曲线数值信息进行整合计算，得到各转速区间对应的整合系数，具体的，整合计算可采用公式（2）进行表示：
（2）；
其中，ωr∈[r1，r2]，r1、r2的取值范围与转速区间对应（如转速区间为低转速区间，则r1=0，r2=100 rad/s），f1ωr为第一个幅值比曲线图中转速为ωr对应的幅值比，f2ωr为第二个幅值比曲线图中转速为ωr对应的幅值比，f3ωr为第三个幅值比曲线图中转速为ωr对应的幅值比，p1ωr为第一个相位差曲线图中转速为ωr对应的相位差，p2ωr为第二个相位差曲线图中转速为ωr对应的相位差，p3ωr为第三个相位差曲线图中转速为ωr对应的相位差，nr为与转速区间对应的采样点数量（如转速区间为低转速区间，采样分辨率为2 rad/s，则对应的采样点数量nr=51），S1为第一加权系数，S2为第二加权系数，Xz为计算得到的整合系数。
则通过上述整合计算式可分别计算得到各转速区间对应的整合系数。进一步的，根据解析规则中配置的敏感系数区间对各转速区间对应的整合系数进行敏感性分类，从而确定各转速区间对应的敏感分类信息。具体的，可判断各转速区间的整合系数是否落入敏感系数区间内，若落入，则判定该转速区间对某一参数改变很敏感；若未落入，则判定该转速区间对某一参数改变不敏感。
例如，通过敏感系数区间对各转速区间对应的整合系数进行敏感性分类，得到电机运转在高转速区间时，估算转子磁链对定子电阻的改变及互感的改变不敏感，对转子电阻的变化敏感；在低转速区间，估算转子磁链对定子电阻的改变、转子电阻的改变和互感的改变均敏感。
在具体实施例中，步骤S130之前，还包括步骤：根据预置的第一系数配置信息对预置的估算转子磁链表达式进行系数配置，得到对应的电流型磁链表达式；所述第一系数配置信息与电流型磁链观测器相对应；根据预置的第二系数配置信息对所述估算转子磁链表达式进行系数配置，得到对应的电压型磁链表达式；所述第二系数配置信息与电压型磁链观测器相对应；获取与所述电流型磁链表达式对应的第一转速值；获取与所述电压型磁链表达式对应的第二转速值；根据所述第一转速值及所述第二转速值对所述解析规则中的转速区间进行配置。
在一具体实施例中，可通过估算转子磁链表达式对解析规则中的转速区间进行配置。具体的，可选取定子电流和转子磁链作为状态变量，选择定子电流作为输出量，构建感应电机状态空间模型如下公式（3）及公式（4）所示：
(3)；
(4)；
其中，为定子电流，/>为转子磁链，/>为定子电压，A、B、C分别为系统状态矩阵、输入矩阵和输出矩阵。
进一步的，基于上述感应电机状态空间模型获取得到对应的估算转子磁链表达式可采用公式（5）进行表示：
（5）；
根据第一系数配置信息对上述估算转子磁链表达式进行系数配置，从而得到对应的电流型磁链表达式，电流型磁链表达式采用公式（6）进行表示：
（6）；
同样的，根据第二系数配置信息对上述估算转子磁链表达式进行系数配置，从而得到对应的电压型磁链表达式，电压型磁链表达式采用公式（7）进行表示：
（7）；
对通过获取到的感应电机的检测信息输入上述电流型磁链表达式，以解析得到对应的第一转速值ωΔ1，通过获取到的感应电机的检测信息输入上述电压型磁链表达式，以解析得到对应的第二转速值ωΔ2。进一步的，根据第一转速值及所述第二转速值即可对解析规则中的转速区间进行配置。
在具体实施例中，所述根据所述第一转速值及所述第二转速值对所述解析规则中的转速区间进行配置，包括：确定不大于所述第一转速值的区间为低转速区间；确定不小于所述第二转速值的区间为高转速区间；确定位于所述第一转速值与所述第二转速值之间的区间为转速过渡区间；将所述低转速区间、所述高转速区间及所述转速过渡区间配置于所述解析规则中。
具体的，解析规则中包含低转速区间、高转速区间及转速过渡区间三个转速区间，则可设置第一转速值为低转速区间与转速过渡区间之间的分界值，设置第二转速值为转速过渡区间与高转速区间之间的分界值，从而实现将三个转速区间配置于解析规则中。
例如，获取到的第一转速值ωΔ1=100 rad/s，第二转速值ωΔ2=250 rad/s，则可在解析规则中分别配置三个转速区间，分别表示为：低转速区间为|ωr|≤100rad/s，高转速区间为|ωr|≥250rad/s，转速过渡区间为100 rad/s<|ωr|<250 rad/s。
S140、根据所述反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对所述反馈矩阵进行参数配置。
根据所述反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对所述反馈矩阵进行参数配置。可根据反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数，并通过矩阵增益配置参数对反馈矩阵进行参数配置。
在具体实施例中，步骤S140，包括子步骤：根据所述反馈策略配置与低转速区间对应的第一增益配置参数；根据所述反馈策略配置与高转速区间对应的第二增益配置参数；将所述第一增益配置参数及所述第二增益配置参数填充至预置的公式模版中，以配置得到与转速过渡区间对应的过渡系数计算式；将所述第一增益配置参数、所述第二增益配置参数及所述过渡系数计算式组合，得到所述矩阵增益配置参数；根据所述矩阵增益配置参数对所述反馈矩阵进行参数配置。
具体的，首先在满足稳定性的情况下设计反馈矩阵对应的矩阵增益配置参数，根据估计转子磁链和实际转子磁链的比值接近1的准则进一步优化矩阵增益配置参数。具体的，由于反馈策略中包括电机运转在高转速区间时，估算转子磁链对定子电阻的改变及互感的改变不敏感，对转子电阻的变化敏感；在低转速区间，估算转子磁链对定子电阻的改变、转子电阻的改变和互感的改变均敏感。因此可根据反馈策略确定电机工作在低速段时全阶磁链观测器更接近电流模型，工作在中高速时观测器更接近电压模型，从电流模型过渡到电压模型，则可通过相应过渡系数计算式进行体现。
根据反馈策略即可将电流模型对应的增益系数配置为与低转速区间对应的第一增益配置参数；根据反馈策略将电压模型对应的增益系数配置为与高转速区间对应的第二增益配置参数；将所确定的第一增益配置参数及第二增益配置参数填充至预先配置的公式模板，即可得到对应的过渡系数计算式。将所得到的第一增益配置参数、第二增益配置参数及过渡系数计算式进行组合，即可得到与完整转速范围对应的矩阵增益配置参数。从而可将矩阵增益配置参数作为相应的反馈增益矩阵系数配置于反馈矩阵中。所得到的矩阵增益配置参数采用公式（8）进行表示：
（8）；
其中， 表示低转速区间对应的第一增益配置参数，/>为高转速区间对应的第二增益配置参数，/>为转子机械角速度，ωmin为最小转速值。l i,j 为反馈增益系数在不同转速区间的实际取值。
S150、获取已配置参数的反馈矩阵对全阶自适用观测器进行反馈调节后，所述全阶自适用观测器采集得到的估算转子磁链作为目标检测值。
获取已配置参数的反馈矩阵对全阶自适用观测器进行反馈调节后，所述全阶自适用观测器采集得到的估算转子磁链作为目标检测值。通过反馈矩阵对全阶自适用观测器进行反馈调节，即可使全阶自适用观测器得到的估算转子磁链更加接近实际磁链，通过获取进行反馈调节后的全阶自适用观测器所采集得到的估算转子磁链即可作为准确的目标检测值，由于并非是直接对感应电机进行参数采集，因此这一技术方法降低了获取估算转子磁链对电机参数变化的影响，提高了对电机进行自适应磁链观测的鲁棒稳定性。
将感应电机作为参考模型，以构建的全阶磁链观测器作为可调模型，利用参考模型与可调模型的输出误差，设计合理的自适应机构对可调模型中待辨识的电机参数进行调整；当可调模型与参考模型的输出相等时，可调模型中的参数就等于参考模型，从而达到对感应电机的转子磁链参数及转速参数进行准确辨识的目的。由于上述技术方法大幅提高了对感应电机进行磁链监测的准确性，因此通过获取到的估算转子磁链对电机速度进行辨识，也即能够提高基于磁链监测进行速度辨识的鲁棒稳定性。
上述实施例中所公开的感应电机无位置传感器的磁链监测方法中，方法包括：根据感应电机的实际磁链计算式及全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数；根据比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图；根据预置的解析规则获取与幅值比曲线图及相位差曲线图相匹配的反馈策略；根据反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对反馈矩阵进行参数配置；获取全阶自适用观测器经过反馈调节后采集的估算转子磁链作为目标检测值。上述方法，在保证检测稳定性的前提下通过获取矩阵增益配置参数并对反馈矩阵进行参数配置，降低了估算转子磁链对电机参数变化的敏感性，从而大幅提高了对感应电机进行磁链监测的准确性，从而提高了基于磁链监测进行速度辨识的鲁棒稳定性。
本发明实施例还提供一种感应电机无位置传感器的磁链监测装置，该感应电机无位置传感器的磁链监测装置可配置于控制终端中，该感应电机无位置传感器的磁链监测装置用于执行前述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的任一实施例。具体地，请参阅图4，图4为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测装置的示意性框图。
如图4所示，感应电机无位置传感器的磁链监测装置100包括矢量比值函数构建单元110、曲线图获取单元120、反馈策略获取单元130、参数配置单元140及目标检测值获取单元150。
矢量比值函数构建单元110，用于根据所述感应电机的实际磁链计算式及所述全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数。
曲线图获取单元120，用于根据所述比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图。
反馈策略获取单元130，用于根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略。
在更具体的实施例中，所述反馈策略获取单元130，包括：曲线数值信息获取单元，用于根据所述解析规则中包含的多个转速区间获取所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图中位于各转速区间的曲线数值信息；整合系数获取单元，用于根据所述解析规则中的整合计算式对各转速区间的曲线数值信息进行整合计算，得到各转速区间对应的整合系数；敏感分类信息获取单元，用于根据所述解析规则中的敏感系数区间对各转速区间对应的整合系数进行敏感性分类，以确定各所述转速区间对应的敏感分类信息；策略匹配单元，用于根据所述敏感分类信息从所述解析规则的策略库中获取相匹配的反馈策略。
参数配置单元140，用于根据所述反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对所述反馈矩阵进行参数配置。
在更具体的实施例中，所述参数配置单元140，包括：第一增益配置参数获取单元，用于根据所述反馈策略配置与低转速区间对应的第一增益配置参数；第二增益配置参数获取单元，用于根据所述反馈策略配置与高转速区间对应的第二增益配置参数；过渡系数计算式获取单元，用于将所述第一增益配置参数及所述第二增益配置参数填充至预置的公式模版中，以配置得到与转速过渡区间对应的过渡系数计算式；阵增益配置参数获取单元，用于将所述第一增益配置参数、所述第二增益配置参数及所述过渡系数计算式组合，得到所述矩阵增益配置参数；配置单元，用于根据所述矩阵增益配置参数对所述反馈矩阵进行参数配置。
目标检测值获取单元150，用于获取已配置参数的反馈矩阵对全阶自适用观测器进行反馈调节后，所述全阶自适用观测器采集得到的估算转子磁链作为目标检测值。
在本发明实施例所提供的感应电机无位置传感器的磁链监测装置应用上述感应电机无位置传感器的磁链监测方法，根据感应电机的实际磁链计算式及全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数；根据比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图；根据预置的解析规则获取与幅值比曲线图及相位差曲线图相匹配的反馈策略；根据反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对反馈矩阵进行参数配置；获取全阶自适用观测器经过反馈调节后采集的估算转子磁链作为目标检测值。上述方法，在保证检测稳定性的前提下通过获取矩阵增益配置参数并对反馈矩阵进行参数配置，降低了估算转子磁链对电机参数变化的敏感性，从而大幅提高了对感应电机进行磁链监测的准确性，从而提高了基于磁链监测进行速度辨识的鲁棒稳定性。
本发明实施例还提供一种感应电机无位置传感器的磁链监测装置，该感应电机无位置传感器的磁链监测装置可配置于控制终端中，该感应电机无位置传感器的磁链监测装置用于执行前述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的任一实施例。具体地，请参阅图9，图9为本发明实施例提供的感应电机无位置传感器的磁链监测装置的示意性框图。
如图9所示，感应电机无位置传感器的磁链监测装置100包括矢量比值函数构建单元110、曲线图获取单元120、反馈策略获取单元130、参数配置单元140及目标检测值获取单元150。
矢量比值函数构建单元110，用于根据所述感应电机的实际磁链计算式及所述全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数。
曲线图获取单元120，用于根据所述比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图。
反馈策略获取单元130，用于根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略。
在更具体的实施例中，所述反馈策略获取单元130，包括：曲线数值信息获取单元，用于根据所述解析规则中包含的多个转速区间获取所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图中位于各转速区间的曲线数值信息；整合系数获取单元，用于根据所述解析规则中的整合计算式对各转速区间的曲线数值信息进行整合计算，得到各转速区间对应的整合系数；敏感分类信息获取单元，用于根据所述解析规则中的敏感系数区间对各转速区间对应的整合系数进行敏感性分类，以确定各所述转速区间对应的敏感分类信息；策略匹配单元，用于根据所述敏感分类信息从所述解析规则的策略库中获取相匹配的反馈策略。
参数配置单元140，用于根据所述反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对所述反馈矩阵进行参数配置。
在更具体的实施例中，所述参数配置单元140，包括：第一增益配置参数获取单元，用于根据所述反馈策略配置与低转速区间对应的第一增益配置参数；第二增益配置参数获取单元，用于根据所述反馈策略配置与高转速区间对应的第二增益配置参数；过渡系数计算式获取单元，用于将所述第一增益配置参数及所述第二增益配置参数填充至预置的公式模版中，以配置得到与转速过渡区间对应的过渡系数计算式；阵增益配置参数获取单元，用于将所述第一增益配置参数、所述第二增益配置参数及所述过渡系数计算式组合，得到所述矩阵增益配置参数；配置单元，用于根据所述矩阵增益配置参数对所述反馈矩阵进行参数配置。
目标检测值获取单元150，用于获取已配置参数的反馈矩阵对全阶自适用观测器进行反馈调节后，所述全阶自适用观测器采集得到的估算转子磁链作为目标检测值。
在本发明实施例所提供的感应电机无位置传感器的磁链监测装置应用上述感应电机无位置传感器的磁链监测方法，根据感应电机的实际磁链计算式及全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数；根据比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图；根据预置的解析规则获取与幅值比曲线图及相位差曲线图相匹配的反馈策略；根据反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对反馈矩阵进行参数配置；获取全阶自适用观测器经过反馈调节后采集的估算转子磁链作为目标检测值。上述方法，在保证检测稳定性的前提下通过获取矩阵增益配置参数并对反馈矩阵进行参数配置，降低了估算转子磁链对电机参数变化的敏感性，从而大幅提高了对感应电机进行磁链监测的准确性，从而提高了基于磁链监测进行速度辨识的鲁棒稳定性。
上述感应电机无位置传感器的磁链监测装置可以实现为计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图10所示的计算机设备上运行。
请参阅图10，图10是本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。该计算机设备可以是用于执行感应电机无位置传感器的磁链监测方法以对感应电机进行磁链监测的控制终端。
参阅图10，该计算机设备500包括通过通信总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括存储介质503和内存储器504。
该存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032被执行时，可使得处理器502执行感应电机无位置传感器的磁链监测方法，其中，存储介质503可以为易失性的存储介质或非易失性的存储介质。
该处理器502用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行感应电机无位置传感器的磁链监测方法。
该网络接口505用于进行网络通信，如提供数据信息的传输等。本领域技术人员可以理解，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计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图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。
其中，所述处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现上述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法中对应的功能。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的计算机设备的实施例并不构成对计算机设备具体构成的限定，在其他实施例中，计算机设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。例如，在一些实施例中，计算机设备可以仅包括存储器及处理器，在这样的实施例中，存储器及处理器的结构及功能与图10所示实施例一致，在此不再赘述。
应当理解，在本发明实施例中，处理器502可以是中央处理单元 (CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
在本发明的另一实施例中提供计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以为易失性或非易失性的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序被处理器执行时实现上述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法中所包含的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，也可以将具有相同功能的单元集合成一个单元，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元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，或者该技术方案的全部或部分可以通过软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质中，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。而前述的计算机可读存储介质包括：U 盘、移动硬盘、只读存储器 (ROM，Read-Only 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，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种感应电机无位置传感器的磁链监测方法，其特征在于，所述方法应用于控制终端中，所述控制终端与感应电机、全阶自适用观测器及反馈矩阵进行通信连接，其中，感应电机的两个输入端分别连接交流电的两组相线，全阶自适用观测器的两个输入端也分别连接所述交流电的两组相线，所述感应电机的两个输出端分别连接第一加减法计算器的第一输入端及第二加减法计算器的第一输入端；所述全阶自适用观测器的两个电流输出端分别连接所述第一加减法计算器的第二输入端及所述第二加减法计算器的第二输入端；所述全阶自适用观测器的两个磁链输出端分别连接第一乘法计算器的第一输入端及第二乘法计算器的第一输入端；所述第一加减法计算器的输出端分别连接所述第二乘法计算器的第二输入端及反馈矩阵的第一输入端；所述第二加减法计算器的输出端分别连接所述第一乘法计算器的第二输入端及所述反馈矩阵的第二输入端；所述第一乘法计算器的输出端及所述第二乘法计算器的输出端分别连接第三加减法计算器的两个输入端，所述第三加减法计算器的输出端连接自适应机构的输入端；所述自适应机构的输出端同时连接所述全阶自适用观测器的控制输入端及所述反馈矩阵的第三输入端；所述反馈矩阵的输出端连接所述全阶自适用观测器的第三输入端，所述方法包括：
根据所述感应电机的实际磁链计算式及所述全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数；所述矢量比值函数为：
；
其中，为转子磁链，/>为转子磁链比值，/>为定子电磁时间常数，/>为转子电磁时间常数，/>和/>为定转子瞬时时间常数，/>为电机漏磁系数，/>、/>和/>分别为同步角速度、转子电角速度和滑差角频率，“^”为估算标识，/>即表示为与转子磁链/>对应的估算转子磁链，以此类推；/>，/>，/>，/>，/>，/>，/>，/>，，/>，/>，/>，Rs为定子电阻，Ls为定子电感，Rr为转子电阻，Lr为转子电感，Lm为互感，g1，g2，g3，g4为反馈矩阵G的系数，l 1，l 2为反馈矩阵系数，j为虚数单位；根据所述比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图；
根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略；
根据所述反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对所述反馈矩阵进行参数配置；
获取已配置参数的反馈矩阵对全阶自适用观测器进行反馈调节后，所述全阶自适用观测器采集得到的估算转子磁链作为目标检测值；
所述根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略，包括：
根据所述解析规则中包含的多个转速区间获取所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图中位于各转速区间的曲线数值信息；
根据所述解析规则中的整合计算式对各转速区间的曲线数值信息进行整合计算，得到各转速区间对应的整合系数；
根据所述解析规则中的敏感系数区间对各转速区间对应的整合系数进行敏感性分类，以确定各所述转速区间对应的敏感分类信息；
根据所述敏感分类信息从所述解析规则的策略库中获取相匹配的反馈策略。
2.根据权利要求1所述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法，其特征在于，所述根据所述反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对所述反馈矩阵进行参数配置，包括：
根据所述反馈策略配置与低转速区间对应的第一增益配置参数；
根据所述反馈策略配置与高转速区间对应的第二增益配置参数；
将所述第一增益配置参数及所述第二增益配置参数填充至预置的公式模版中，以配置得到与转速过渡区间对应的过渡系数计算式；
将所述第一增益配置参数、所述第二增益配置参数及所述过渡系数计算式组合，得到所述矩阵增益配置参数；
根据所述矩阵增益配置参数对所述反馈矩阵进行参数配置。
3.根据权利要求1或2所述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法，其特征在于，所述根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略之前，还包括：
根据预置的第一系数配置信息对预置的估算转子磁链表达式进行系数配置，得到对应的电流型磁链表达式；所述第一系数配置信息与电流型磁链观测器相对应；
根据预置的第二系数配置信息对所述估算转子磁链表达式进行系数配置，得到对应的电压型磁链表达式；所述第二系数配置信息与电压型磁链观测器相对应；
获取与所述电流型磁链表达式对应的第一转速值；
获取与所述电压型磁链表达式对应的第二转速值；
根据所述第一转速值及所述第二转速值对所述解析规则中的转速区间进行配置。
4.根据权利要求3所述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法，其特征在于，所述根据所述第一转速值及所述第二转速值对所述解析规则中的转速区间进行配置，包括：
确定不大于所述第一转速值的区间为低转速区间；
确定不小于所述第二转速值的区间为高转速区间；
确定位于所述第一转速值与所述第二转速值之间的区间为转速过渡区间；
将所述低转速区间、所述高转速区间及所述转速过渡区间配置于所述解析规则中。
5.一种感应电机无位置传感器的磁链监测装置，其特征在于，所述装置配置于控制终端中，所述装置用于执行如权利要求1-4任一项所述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法，所述装置包括：
矢量比值函数构建单元，用于根据所述感应电机的实际磁链计算式及所述全阶自适用观测器的估算磁链计算式构建得到矢量比值函数；
曲线图获取单元，用于根据所述比值函数分别绘制幅值比曲线图及相位差曲线图；
反馈策略获取单元，用于根据预置的解析规则获取与所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图相匹配的反馈策略；
参数配置单元，用于根据所述反馈策略配置对应的矩阵增益配置参数以对所述反馈矩阵进行参数配置；
目标检测值获取单元，用于获取已配置参数的反馈矩阵对全阶自适用观测器进行反馈调节后，所述全阶自适用观测器采集得到的估算转子磁链作为目标检测值。
6.根据权利要求5所述的感应电机无位置传感器的磁链监测装置，其特征在于，所述反馈策略获取单元，包括：
曲线数值信息获取单元，用于根据所述解析规则中包含的多个转速区间获取所述幅值比曲线图及所述相位差曲线图中位于各转速区间的曲线数值信息；
整合系数获取单元，用于根据所述解析规则中的整合计算式对各转速区间的曲线数值信息进行整合计算，得到各转速区间对应的整合系数；
敏感分类信息获取单元，用于根据所述解析规则中的敏感系数区间对各转速区间对应的整合系数进行敏感性分类，以确定各所述转速区间对应的敏感分类信息；
策略匹配单元，用于根据所述敏感分类信息从所述解析规则的策略库中获取相匹配的反馈策略。
7.根据权利要求5所述的感应电机无位置传感器的磁链监测装置，其特征在于，所述参数配置单元，包括：
第一增益配置参数获取单元，用于根据所述反馈策略配置与低转速区间对应的第一增益配置参数；
第二增益配置参数获取单元，用于根据所述反馈策略配置与高转速区间对应的第二增益配置参数；
过渡系数计算式获取单元，用于将所述第一增益配置参数及所述第二增益配置参数填充至预置的公式模版中，以配置得到与转速过渡区间对应的过渡系数计算式；
阵增益配置参数获取单元，用于将所述第一增益配置参数、所述第二增益配置参数及所述过渡系数计算式组合，得到所述矩阵增益配置参数；
配置单元，用于根据所述矩阵增益配置参数对所述反馈矩阵进行参数配置。
8.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-4中任一项所述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的步骤。
9.一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1-4中任一项所述的感应电机无位置传感器的磁链监测方法的步骤。
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| GR01 | Patent grant | ||
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