申请/专利权人：南京航空航天大学;南京航空航天大学无锡研究院

申请日：2021-09-30

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN113890424B

主分类号：H02P6/00

分类号：H02P6/00;H02P6/17;H02P6/20;H02P23/00;H02P23/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.01.21#实质审查的生效;2022.01.04#公开

摘要：本发明公开了一种基于参数辨识的永磁同步电机速度环PI控制器调谐方法，属于电机控制领域。本发明将传统永磁同步电机速度环频域模型中的推力转矩系数和质量惯量合并为一个增益，并辨识该增益，然后利用辨识结果进行控制器调谐。本算法通过给定周期性速度指令，利用周期性变化的速度与速度微分之间的关系，实现增益辨识；以开环截止频率和相位裕度为指标进行控制器调谐，实现高性能的永磁同步电机速度控制。提出的算法兼顾了高性能，可靠性以及简易性。在永磁同步直线电机上对该算法进行了验证，显示出良好的效果。

主权项：1.基于参数辨识的永磁同步电机速度环PI控制器调谐方法，其特征在于：永磁同步电机的控制系统包括电流环，速度环和位置环从内到外的三层闭环结构；其中电流环的输入为速度环的输出，即采用给定电流指令与反馈电流做差比较，再通过PI控制器输出给定电压指令，速度环和位置环的控制过程相同；所述速度环的输入为给定速度指令，也是位置环的输出，且速度环和位置环的反馈分别为电机的速度和位置；将永磁同步电机速度环频域模型中的推力系数和质量合并为一个速度环增益，通过设定周期性速度指令实现速度环增益辨识提高辨识精度和辨识效率；以开环截止频率和相位裕度为指标实现速度环PI控制器调谐，将所述开环截止频率和相位裕度指标的约束转换为椭圆与直线相交的几何关系，从几何角度形象的描述了控制器的性能；所述调谐方法具体包括以下步骤：步骤一，将设定的速度、位置以及电压、电流指令发送给电机，将电机控制在速度闭环中运行，进行离线速度环增益辨识，并将辨识结果输入控制器中；所述步骤一具体为：将电机控制在速度闭环，并给定正弦波速度指令，分别对位置信号和电流信号进行采样，利用位置信号计算得到电机速度及其微分，代入下式可得电机速度环增益： 其中b为速度环增益，λ为低通滤波器的带宽，s为拉普拉斯算子，vt为电机速度，iqt为q轴电流；T为速度变化的周期；将所述电机速度环增益代入下式即可得到控制器参数，解析计算开环截止频率所对应的椭圆是否与相位裕度所对应的直线在第一象限内存在交点，完成离线控制器调谐： 其中，Kp和Ki是控制器的比例系数和积分系数,ωc和是开环截止频率和相位裕度，Tic是电流环对应的惯性时间常数，m和n是椭圆长短轴的长度，k是直线的斜率；步骤二，将电机控制在速度闭环或位置闭环中运行，由位置环控制器输出梯形波或三角波速度指令，并利用速度与速度微分之间的关系，在线辨识永磁同步电机的速度环增益，并将辨识结果实时输入控制器的调谐公式中实现在线控制器调谐控制。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京航空航天大学;南京航空航天大学无锡研究院 基于参数辨识的永磁同步电机速度环PI控制器调谐方法

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