1.一种基于有限时间吸引律的永磁同步电机速度控制方法,其特征在于:所述控制方法包括以下步骤:
1)设计基于两相吸引子有限时间吸引律非线性误差反馈控制律,过程如下:
1.1考虑吸引律:
为灵活设计吸引律,对其进行标幺化后得:
式中,ρ和k0都是控制器增益且ρ,k0>0,epu为误差的标幺值满足epu=e/eb,eb为误差基准值,根据情况选择合适的参数,为实际误差值,定义为速度的跟踪误差;α(epu)为有限时间两相吸引子,其具体表达式如下:其中,p1,q1,p2,q2都是奇数,且满足q1<p1,q2<p2。
求解上述微分方程,系统收敛至原点所需时间为:式中,初始状态y0≥0,上式化简为:
所以,对于任意有界y0,系统收敛至原点所需时间是确定的,且与初始状态无e关;
1.2控制律设计:
永磁同步电机数学模型离散化后为:
式中,ωr为电机电角速度,ωr(k)为第k个运算周期的电角速度,iq0为定子q轴电流,参数项 pn为电机极对数,ψf为转子磁链,J为转动惯量,Ts为速度环控制周期,综合扰动项 包括外部干扰、摩擦力以及q轴电流的跟踪误差,TL为负载转矩,B为粘滞摩擦系数,其中干扰项a(t)由扩张状态观测器提供,因此分析过程中暂时省略;
将步骤1.1中式(2)离散化得:
定义速度跟踪误差 结合跟踪误差与吸引律,推导出有限时间吸引律速度控制器表达式为:
2)设计负载转矩观测并补偿,采用自抗扰控制中扩张状态观测器实时估计系统总扰动,并进行前馈补偿,提高系统抗干扰能力;
选取扩张状态观测器ESO设计负载转矩观测器;
由步骤1.2的永磁同步电机数学模型,设计二阶非线性ESO为:式中,z1为转速ωr的跟踪信号,z2为综合扰动项a(t)的估计值,h为速度环控制周期,β1、β2为输出误差校正因子;
设计非线性函数fal()获得相比线性函数更好的收敛特性,采用经典fal()函数如下:式中,ε为输入误差变量,α为非线性因子,0<α<1,δ为滤波因子,sgn()为符号函数;则得综合扰动所需要的q轴电流为:
3)将有限时间吸引律和估计总扰动相加生成总控制律。
2.根据权利要求1所述有限时间吸引律的永磁同步电机速度控制方法,其特征在于,所述步骤3)中,将有限时间吸引律和估计总扰动相加生成总控制律的过程为:将iq_eso与有限时间吸引律得到控制量iq0相加,得最终q轴电流参考指令为: