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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明涉及一种永磁同步电机线性自抗扰级联双环控制方法，属于永磁同步电机驱动领域。该方法为：S1：建立永磁同步电机数学模型；S2：采用id＝0的矢量控制策略，设置d轴电流期望值为0，通过控制q轴电流大小来控制电机转矩，分别对d轴和q轴设计一阶线性自抗扰控制器；S3：使用线性状态观测器观测系统状态变量和扰动值后，对电流环进行前置补偿来提高电流环抗扰性能；S4：整理S1中的机械运动方程；S5：设计完速度环的状态观测器和控制律后，得到速度环LADRC结构。本发明针对永磁同步电机电流环设计了线性自抗扰控制器，可以有效抵抗电机参数摄动带来的扰动，以及抵抗转动惯量参数变化和负载变化带来的扰动。

主权项：1.一种永磁同步电机线性自抗扰级联双环控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：建立永磁同步电机数学模型，将电压电流方程进行坐标变换，得到dq坐标系下的数学模型，实现永磁同步电机的结构，其动态数学模型表达式如下： 其中，Ld和Lq分别为d轴和q轴电感；Rs为定子电阻；为永磁体磁通；id、iq分别为d、q轴定子电流分量；ωe为转子角速度；ud和uq分别为d轴和q轴定子电压分量；电机拖动负载运行过程中，由动力学平衡条件得永磁同步电机的机械运动方程为： 其中，Te为电磁转矩；Tl为负载转矩；J为电机转动惯量；B为摩擦系数；S2：采用id＝0的矢量控制策略，设置d轴电流期望值为0，通过控制q轴电流大小来控制电机转矩，分别对d轴和q轴设计一阶线性自抗扰控制器；d轴和q轴设计方法相同，对于q轴设计方法，先构建状态观测器；将S1中的q轴的动态数学模型表达式整理如下式： 其中，电流环控制器电压增益b1＝1Ld，定义电流环的不确定性总扰动设状态变量x1＝iq，x2＝fi，y1为系统的输出，将其扩张为线性控制系统，其状态方程为： 针对状态方程，构建状态观测器如下式： 其中，z1为电流iq的观测值，z2为扰动fi的观测值，L1和L2分别为电流环线性状态观测器的增益系数，取值表达式如下：L1＝ωq2,L2＝2ωqS3：使用线性状态观测器观测系统状态变量和扰动值后，对电流环进行前置补偿来提高电流环抗扰性能，控制回路采用比例控制器来提高电流环动态响应速度，控制律表达式如下： 其中Kpi为电流环的控制比例系数，通过调节Kpi改变系统的响应速度；为q轴电流环给定值，是转速环的输出值；在设计完状态观测器和控制律后，得q轴电流环线性自抗扰控制器LADRC结构；S4：将S1中的机械运动方程整理为下式： 其中，fωt＝-Tl+BωJ，与S2中设计线性状态观测器一致，令x3＝ω，x4＝fω，y2＝x3，此外，速度环的状态方程为： 由该状态方程设计线性状态观测器如下所示： 其中，z3为转速ω的观测值，为转速ω的观测值的导数，z4为扰动fω的观测值，为扰动fω的观测值的导数，L3和L4分别为速度环LESO的增益系数，其中L3＝ωs2,L4＝2ωs，速度观测器带宽ωs取为速度环控制器带宽的3～10倍；S5：速度环控制回路中采用比例控制器来提高系统动态响应速度，速度环控制律表达式如下： 设计完速度环的状态观测器和控制律后，得到速度环LADRC结构。

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