永磁同步电机自校正速度控制方法

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1、高技术通讯)%%0年第$0卷第)期：$519$(’!"#：$%&’(()*+&#,,-&$%%).%/(%&)%%0&%)&%$$基于参数辨识的永磁同步电机自校正速度控制方法!徐东!王田苗刘敬猛!魏洪兴（北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京$%%%1’）（!北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京$%%%1’）摘要针对永磁同步电机伺服系统的机械参数经常发生变化的情况，提出了一种通过辨识转动惯量和摩擦系数实现速度控制器系数自校正的方法。辨识转动惯量和摩擦系数采用的是根据波波夫超稳定理论设计的一种转动惯量和摩擦系数

2、的模型参考辨识算法。辨识中引入了负载转矩观测器的观测值，使辨识算法不需要附加条件。参数辨识的结果用于速度控制器的校正。通过实验分析了速度环采用比例积分（23）控制器时控制器的系数不等于理论计算值的问题，得出了一种简单的控制器系数自校正规律———比例系数和转动惯量成正比，且积分系数和摩擦系数也成正比。这种方法能够根据机械参数的变化校正控制器，提高速度控制的性能。仿真结果证明了参数辨识方法和控制器系数校正规律的有效性。关键词永磁同步电机，参数辨识，模型参考，自校正结果都是不精确的［1］。利用电机恒定加减速的运行%引言状态辨

3、识转动惯量是常用的离线估计方法，不适合速度控制是永磁同步电机伺服系统应用最多的系统运行的状态［0］。文献［$%］分别在稳态和动态时一种控制模式。电流控制性能、速度控制器的动静计算摩擦系数和转动惯量，用于以［"6#78］作为状态特性和抗扰能力都是影响速度控制的因素。除此态向量的观测器，存在的问题是参数计算需要确定之外，转动惯量和摩擦系数作为机械系统的参数，也的运行状态。最小二乘法是在转动惯量和摩擦系数是影响速度性能的一个重要因素［$.’］。它们的变化的辨识中应用很广泛的一种方法，应用中的问题是会引起电机转速的超调甚至产生

4、震荡，这在工业机减小误差需要较大的力矩变化，同时假设负载转矩器人的应用中非常明显。永磁同步电机伺服系统的等于%的条件也很难实现［$$］。扩展卡尔曼滤波的研究多集中在电机的控制，很少考虑机械系统参数方法把转动惯量、摩擦系数、负载转矩，以及速度和匹配问题对伺服系统动态性能的影响。由永磁同步位置作为状态变量，估计算法比较复杂［$)］。电机的运动方程可知，机械系统包含在速度环之中，为消除参数变化的影响，本文提出了一种基于它们和电气伺服系统耦合形成一个新的综合机电系转动惯量和摩擦系数辨识的速度控制器自校正方统。解决机械系统参数改

5、变对速度性能的影响，是法。利用观测的负载转矩简化电机的运动模型，根提高伺服系统性能的一条有效途径［/，4］。据波波夫超稳定理论设计了转动惯量和摩擦系数的用自适应［’］、反步法［5］、模糊控制［(］等方法改进一种模型参考辨识方法［$’］，参数的辨识结果应用于速度控制器，可以提高控制器对机械参数变化的适速度控制器系数的校正。速度采用23控制时，比例应能力，但是却使控制器的设计过于复杂。利用机系数和积分系数的理论计算值要经过较大的调整才械参数的辨识值校正速度控制器，能够准确消除参能实际应用，因此不能用系数的表达公式得到校正数

6、变化的影响。由操作人员估计并设定的转动惯量规律。经过实验分析，得出了比例系数和转动惯量值作为计算的依据，把摩擦力等效为负载的扰动以成正比，积分系数和摩擦系数成正比的系数校正规消去运动方程中的摩擦系数，这些简单处理方法的律。仿真结果证明了设计方法的可行性。$15’计划（)%%/CC/)/’$’）和国家杰出青年科学基金（5%4)4’$/）资助项目。!男，$0(0年生，博士生；研究方向：电力电子，嵌入式机电控制；联系人，:.;<#=：>!?@<

7、参数辨识的永磁同步电机自校正速度控制方法电磁转矩信息。电流控制采用’!$%的矢量控制方!永磁同步电机数学模型法时，电磁转矩和"轴的电流成正比，设计速度控简化永磁同步电机数学模型的假设如下：电机制器的输出为"轴电流的给定值，控制结构如图#铁心不饱和，不存在涡流和磁滞损耗，电机的转子没所示。速度控制器选择)*控制器，利用转动惯量和有阻尼绕组，定子电流为对称的三相正弦波电流。摩擦系数的辨识值校正)*控制器的系数。在参数在!"坐标系下的电压方程和磁链方程如式辨识过程中用负载观测器为辨识算法提供负载转矩#!$%&’!("!!)"

8、*+",!"信息，消除了负载转矩变化对辨识过程的影响。{（!）#"$%&’"("!")"*(",!!!!$-!’!(!.{（#）!"$-"’"所示，#!、#"是!"轴的电压，’!、’"是!"轴的电流，!!、!"是!"轴的磁链，%/是定子电阻，",是电角速度，-!、-"是!"轴的电感，!.是永磁体磁通。矢量控制经过坐标变换后，在随转