一种基于复合估计转速的永磁同步电机容错控制装置

摘要

本发明公开了一种基于复合估计转速的永磁同步电机容错控制装置，通过模型参考自适应方法(MRAS)估算得到的转速ω₂和高频注入法估算得到的转速ω₃通过加权处理后，得到估计转速再将和基于极大似然估计算法得到的先验概率输入基于后验概率的容错控制模块，得到参与电机矢量控制的反馈转速从而实现改善系统的动态性能的目标，同时也减小了因该方法带来的稳态误差的影响。

主权项

一种基于复合估计转速的永磁同步电机容错控制装置，其特征在于，包括：模型参考自适应法估算模块、高频注入法估算模块、估计转速复合处理模块和容错控制模块；其中：模型参考自适应法估算模块采用模型参考自适应算法根据电机的电流电压参数估计得到电机转速ω₂，其转速估算适用速段为(ω_th,ω_M]，ω_th为高低转速段分段点，ω_M为电机最大转速；高频注入法估算模块采用旋转高频电压注入法根据电机的电流电压参数估计得到电机转速ω₃，其转速估算适用速段为[0,ω_th]；估计转速复合处理模块用于从速度传感器接收电机采集转速ω₁和两个转速估计模块得到的估计转速ω₂、ω₃，再分别计算电机转速ω₂和ω₃的加权α和β，从而得到复合估计转速并同时根据极大似然估计算法计算转速ω₁和复合估计转速的先验概率P(A₁)和P(A₂)，且有P(A₁)+P(A₂)＝1，其中，事件A₁和A₂定义如下：A₁＝{选取传感器输出信息作为反馈转速}；A₂＝{选取估计算法所得转速值作为反馈转速}；容错控制模块利用估计转速复合处理模块所得的先验概率P(A₁)和P(A₂)计算后验概率：$P\left(A_1\right|B)=\frac{P\left(B\right|A_1)*P\left(A_1\right)}{P\left(B\right|A_1)*P\left(A_1\right)+P\left(B\right|A_2)*P\left(A_2\right)}$$P\left(A_2\right|B)=\frac{P\left(B\right|A_2)*P\left(A_2\right)}{P\left(B\right|A_1)*P\left(A_1\right)+P\left(B\right|A_2)*P\left(A_2\right)}$其中，事件B定义为：B＝{转速闭环反馈值正确}；P(A₁|B)为采集转速对应的后验概率，表示当转速闭环反馈值正确时，选取传感器采集值为反馈转速的概率；P(A₂|B)为估计转速对应的后验概率，表示当转速闭环反馈值正确时，选取估计转速为反馈转速的概率；P(B|A₁)为采集转速对应的条件概率，表示当选取传感器采集转速作为反馈转速时，转速闭环反馈值正确的概率；P(B|A₂)为采集转速对应的条件概率，表示当选取估计转速作为反馈转速时，转速闭环反馈值正确的概率；且有$P\left(B\right|A_1)={\lambda }^{T/T_s}$$P\left(B\right|A_2)=1-{\lambda }^{T/T_s}$其中，T为故障发生持续时间，T_s为整个容错控制装置的闭环控制周期，λ表示预设的条件概率变化率，且0≤λ≤1；θ为预设的后验概率阈值，当P(B|A₁)＞θ时，认为速度传感器未发生故障，则令反馈转速ω_r＝ω₁，否则反馈转速ω_1Last为故障发生前一个系统控制周期速度传感器所采集的转速；其中，所述的估计转速复合处理模块中计算电机转速ω₂和ω₃的加权α和β的方法为：通过预先的多次训练，得到模型参考自适应算法在高、低速段估算转速的可靠概率P_Mh和P_Ml，以及旋转高频电压注入法在高、低速段估算转速的可靠概率P_Hh和P_Hl；则有$\alpha =\left\{\begin{array}{c}\frac{P_{Mh}*(1-P_{Hh})}{[P_{Mh}*(1-P_{Hh})]*[(1-P_{Mh})*P_{Hh}]},{\omega }_{ref}>{\omega }_{th}\\ \frac{P_{Ml}*(1-P_{Hl})}{[P_{Ml}*(1-P_{Hl})]*[(1-P_{Ml})*P_{Hl}]},{\omega }_{ref}\le {\omega }_{th}\end{array}\right.$$\beta =\left\{\begin{array}{c}\frac{P_{Hh}*(1-P_{Mh})}{[P_{Mh}*(1-P_{Hh})]*[(1-P_{Mh})*P_{Hh}]},{\omega }_{ref}>{\omega }_{th}\\ \frac{P_{Hl}*(1-P_{Ml})}{[P_{Ml}*(1-P_{Hl})]*[(1-P_{Ml})*P_{Hl}]},{\omega }_{ref}\le {\omega }_{th}\end{array}\right.$其中，ω_ref为给定的期望转速。