基于Lyapunov新型永磁同步电机速度辨识(1)

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1、应用技术I■C2nlnoscler嘴andTechnoIogyRei0w基于Lyapunov新型永磁同步电机速度辨识张艳凌云2何亚屏2(1．深圳达实智能股份有限公司工业智能化事业部广东深圳518057：2．中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083)[摘要]无速度控制是永磁同步电机控制系统的一个热点，本文以永磁同步电机本身为参考模型，变换电机的数学模型构建可调模型，设计Lyapunov稳定理论，保证系统稳定条件T~}tt转速自适应律算法，本方案动态性能好，理论上能充分保证系统稳定，并将其应用在永磁同步电机矢量控制系统当中，通过仿真得到结果验证了本方案的正

2、确性和可行性同时与基于POPOV理论的模型参考自适应方案的仿真结果进行比较，分析研究本方案的优劣。[关键词]永磁同步电机模型参考自适应矢量控制系统速度辨识中图分类号：TM301．2文献标识码：A文章编号：1009—914x(2009)8(b)一0328-03引育以上式子中：一电磁转矩；TL一负载转矩；J一转子转动惯近年来。永磁同步电机由于其本身独特优点被广泛应用于各种控制系统量：B一阻尼系数。当中，但由于机械传感器的存在，不仅增加了电机轴上的转动惯量、电机的将(3)(4)代到(I)(2)可以推得：体积以及电机成本，而且降低了系统的可靠性和鲁棒性，使永磁同步电

3、机无速度传感器控制技术备受关注。无速度传感器矢量控制的核心问题就是速度辨识，速度辨识方法的效果是影响整个控制系统的一个重要因素[1_。目前，国内外对于无速度传感器的研究主要有直接计算、观测器基础上的估算方法、模型参考自适应法、基(7)于定子三次谐波电压的估算、人工智能等方法[6-10]。上述方案具有良好的动雕R态性能，但是对电机参数变化敏感，鲁棒性差，因此本文提出了一种新型的速度辨识方案。将(1)(2)代到(3)和(4)中可以得到整理后得到下列方程模型参考自适应方案已经日趋成熟，本文以模型参考自适应方案理论为前提，以永磁同步电机本体模型作为参考模型，变化永磁

4、同步电机数学模型构造可调模型，设计Lyapunov稳定理论，保证系统稳定条件下推导出转速自哇+适应律算法，将其应用在永磁同步电机矢量控制系统当中，通过MATLAB搭建耋=R仿真平台，仿真结果验证了方案的有效性，并与POPOV自适应辨识方案仿真结果进行比较，分析本文方案的特点。轾鬻罂揎丞癸1PMSM囊学曩盈将上式化解成下式(8)在建立数学模型之前做如下的假设：忽略铁心饱和；不计涡流和磁滞损耗：转子上没有阻尼绕组；永磁材料的电导率为0；相绕组中感应电动势波形是正弦波。根据以上的假设和一系列的推导可得到PMSM在d-q坐标系下(8)的数学模型如下。定子电压方程”d

5、l+d‘w,y口(1)足‘++wryd(2)播爱l-．蒸定子磁链方程Yd+Yl(3)；柚，墨YLgI叮(4)(9)以上式子中：P一微分算子，Rs一电驱绕组电阻，m一电角速度。，一永磁体产生的磁链，是常数，三，三是d，q线圈的自感。电磁转矩方程：尸(，，d‘一口)(5)机械运动方程为：鲁=一，w，(6)图2PMSM无速度传感器矢量控制系统结构框图图1模型参考自适应结构图Fig2．BlockdiagramoftypicalPMSMsensor—lessvectorcontrolFig1．BlockdiagramofMP,ASsystem328I科徙博览应用技术C

6、*hinosdence0ndTeChnologyRle●l参考文献嘲为使转速量被约束于系统矩阵中，对控制量和状态变量作相应的变化，令：‘+，。l=f．，+；I‘l+学。。专．_。·。哇哇鬟■——羹蓉t■—■■l一0一0●=誓辩=，(10)i．善因此永磁同步电机的数学模型可以如下表示i=CA+．pA．+”。(11)上式中的各量为：雪t010’ct0：：fI=篡，定子电流；螽．，^定子电压IY，转子磁通垤里蠢■■。曩曩曩。曩l。=R定予电阻，●．dJq轴电感0w-旦电。机角速。度●口。。翼1．．号。●Ir．000R一主伽l蜘o眨t口，图a．POPOV稳定理论的速

7、度辨识曲线订wr+(17)4光速度传毫■PMSM系统馕计本文基于模型参考自适应方案提出的速度辨识方案，基本思想是模型参考自适应，其基本框图如(图1)所示，可调模型由方程(13)建立，速度自适应率由方程(17)求得。将设计的速度辨识方案应用到矢量控制当中，其基本框图如(图2)圈b．文中方案的速度辨识曲线所示。图3给定中高速的速度辨识情况科技博羌l329应用技术I■OhJnascienceandTe(=hr、o}ogyP-．eVl(~．,v5速度辩识仿真本文是在永磁同步电机矢量控制系统中结合模型参考自适应方案提出的本文仿真采用的电机参数如下：一种新型速度辨识方案

8、。以永磁同步电机本身模型作为参考模型，变化数学只，=