一种永磁同步电机内模控制方法

摘要

一种永磁同步电机内模控制方法，包括内模控制器，通过给被控对象并联一个与被控对象尽量一致的标称模型，利用被控对象的电流输出值与标称模型的电流输出值作差，经过一个反馈控制器，反馈到内模控制器的输入端，与期望电流值作差后输入到内模控制器来抑制参数的变化、模型失配与外部干扰信号。利用二自由度结构，实现了跟踪性和鲁棒性的独立调节。由于内模控制器和反馈控制器中含有α和λ两个滤波常数，利用免疫算法通过控制调节系数k_p对两个滤波常数进行实时调节，不但实现了跟踪性和鲁棒性的独立调节，而且参数的实时调节也保证了系统的快速性和稳定性。

主权项

一种永磁同步电机内模控制方法，其特征是：包括内模控制器，通过给被控对象并联一个与被控对象尽量一致的标称模型，利用被控对象的电流输出值与标称模型的电流输出值作差，得到的差值经过一个反馈控制器，反馈到内模控制器的输入端，与期望电流值作差后输入到内模控制器来抑制参数的变化、模型失配与外部干扰信号；将免疫算法引入到内模控制器当中，利用免疫算法的自适应性通过对参数k_p调整，达到对内模控制器和反馈控制器中的两个定常参数α和λ的调整，所述方法包括如下环节：1）给出重构的标称模型G_n(s)，即永磁同步电机电流环的模型为：$G_n\left(s\right)={\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{sL}}_d+R_s& -{\mathrm{\omega L}}_q\\ {\mathrm{\omega L}}_d& {\mathrm{sL}}_q+R_s\end{array}\right]}^{-1},$永磁同步电机电流输出表达式为：$Y\left(s\right)=\frac{1}{k_p\mathrm{\alpha s}+1}R\left(s\right)+(1-\frac{1}{k_p\mathrm{\lambda s}+1})e\left(s\right),$其中，e(s)为被控对象的电流输出值与标称模型电流输出值之差，即$e\left(s\right)=\frac{C\left(s\right)[G\left(s\right)-G_n\left(s\right)]R\left(s\right)+d\left(s\right)}{1+F_r\left(s\right)C\left(s\right)[G\left(s\right)-G_n\left(s\right)]},$s为频域拉普拉斯算子，G(s)为被控对象模型，即永磁同步电机，R(s)为期望电流值，d(s)为外部扰动，C(s)为内模控制器C(s)=f(s)·[Gn(s)]^‑1，F_r(s)为反馈控制器α和λ是滤波常数，k_p是由免疫算法得到的一个调节系数，可以通过控制k_p来实现对R(s)和e(s)独立调节；2）上述1）中提到的由免疫算法得到的k_p是这样实现的，给出控制律：u(k)=k_pe(k)，其中，e(k)为需要调节的给定输入值，k_p=K[1‑μg(△u(k))]，K=k₁为增益，μ为控制稳定效果参数，g(·)为一选定的非线性函数，取：g(△u)=1‑exp(‑△u²/b)，采集内模控制器输出端的电流值，用前一拍的电流值减去本拍的电流值，得到的差值作为g(△u)的输入，代入反馈控制律u(k)=k_pe(k)中，在这里e(k)为内模控制器的输入端的电流误差值，控制律的输出反馈到内模控制器的输入端，参与下一拍的运算；采集反馈控制器F_r(s)端的电流误差值，用前一拍的电流值减去本拍的电流值，其结果作为g(△u)的输入，代入反馈控制律u(k)=k_pe(k)中，在这里e(k)为反馈控制器的输入端的电流反馈值，控制律的输出反馈到反馈控制器F_r(s)的输入端，参与下一拍的运算。