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专利号: 2021102559369
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种内模型等价输入干扰的永磁同步电机周期扰动抑制方法,其特征在于,所述永磁同步电机周期扰动抑制方法包括以下步骤:对永磁同步电机进行数学建模,得到具有扰动的控制系统状态方程;

根据所述控制系统状态方程设计比例积分控制器,根据所述比例积分控制器跟踪参考输入;

根据所述控制系统状态方程设计内模型等价输入干扰抑制器,通过所述内模型等价输入干扰抑制器抑制所述永磁同步电机的周期扰动;包括:根据所述控制系统状态方程得到第二具有扰动的控制系统状态方程,所述第二具有扰动的控制系统状态方程如公式(1)所示:其中,x(t)是系统状态,u(t)是控制输入,y(t)是系统输出,A、B和C是常数矩阵,Bd是增益矩阵;

由于在控制输入时存在一个控制输入信号de(t),其对系统输出的影响与d(t)完全相同,称de(t)为干扰输入系统d(t)的等价输入干扰,得到等价输入干扰的系统模型如公式(2)所示:其中,de(t)为干扰输入系统d(t)的等价输入干扰;

根据所述等价输入干扰的系统模型设计状态观测器,由所述状态观测器进行干扰观测,所述状态观测器的表达式如公式(3)所示:其中, 是状态观测器观测的系统状态, 状态观测器观测的系统状态的一阶微分,y(t)是系统输出, 状态观测器观测的系统输出,L表示状态观测器增益;

基于所述状态观测器得到系统的状态误差,根据所述状态误差设计内模型扰动补偿器CEID(s);

通过所述内模型扰动补偿器CEID(s)和所述状态观测器得到系统周期负载转矩扰动在输入端的等效值 将 作为补偿信号输入控制通道,得到内模型等价输入干扰抑制器,通过所述内模型等价输入干扰抑制器抑制所述永磁同步电机的周期扰动;

所述内模型扰动补偿器CEID(s)的形式,如公式(4)所示:其中,T为周期转矩扰动的周期,q(s)为低通滤波器。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机周期扰动抑制方法,其特征在于,所述对永磁同步电机进行数学建模,得到具有扰动的控制系统状态方程,所述具有扰动的控制系统状态方程如公式(5)所示:其中,J表示转动惯量,b表示粘滞摩擦系数,ω表示转子角速度,t表示时间变量,np表示电机对数,ψf表示转子磁链,iq表示永磁同步电机d‑q旋转坐标下的电流分量,Tr表示周期负载转矩扰动。

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机周期扰动抑制方法,其特征在于,所述根据所述控制系统状态方程设计比例积分控制器,根据所述比例积分控制器跟踪参考输入的步骤,包括:令系统状态x=ω,控制输入u=iq,系统输出y=x,在不考虑周期负载转矩扰动,状态观测器和内模型扰动补偿器时,计算得到参考输入r到系统输出y的开环传递函数,如公式(6)所示:其中,Ki为积分系数,Kp为比例系数;

由所述开环传递函数设计积分系数Ki和比例系数Kp使得所述传递函数的无穷范数为零,即:||G(jω)||∞=0  (7)

其中j是虚数单位,ω是参考输入信号频率;

根据所述积分系数Ki和比例系数Kp得到比例积分控制器,根据所述比例积分控制器跟踪参考输入。

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机周期扰动抑制方法,其特征在于,所述低通滤波器q(s)的形式,如公式(8)所示:其中,Tq滤波器时间常数,通过所述低通滤波器过滤系统噪声。