【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及多電機控制系統設計，具體涉及一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法。
技術介紹
1、永磁同步電機與其他電機明顯區別在于它的勵磁電流是永磁體產生的，而不是通過感應線圈產生。由于永磁同步電機具有效率高、損耗低等特點而被廣泛應用于航空航天、風電系統和新能源汽車等工業領域。在許多工業應用場景下，往往需要多臺電機相互配合才能滿足生產需要，因此設計了性能良好的多電機協調控制系統并被廣泛應用于工業生產活動中，多電機控制系統對提高系統的跟蹤性能和同步性能均有更高的要求。
2、對于跟蹤性能，需要對單臺電機調速系統進行改進。永磁同步電機矢量控制通過靜止坐標變換(clark變換)和同步旋轉坐標變換(park變換)，將三相定子電流變換為直軸電流(d軸電流)和交軸電流(q軸電流)，它們分別對應于勵磁分量和轉矩分量，從而實現勵磁分量和轉矩分量的解耦控制。pid控制廣泛應用于永磁同步電機矢量控制中，然而，傳統的pid控制受到外部擾動的影響會導致控制性能變差。因此，學者們提出滑?？刂?、模型預測控制、自抗擾控制和反步控制等方法代替pid控制。其中，滑?？刂剖軘_動和參數的改變影響較小。然而，滑模控制會出現抖振，傳統趨近率能減弱抖振現象，但減小抖振和趨近滑模面速度存在矛盾，并且系統的抗干擾能力也存在不足。
3、對于同步性能，需要對多臺電機的耦合結構進行改進。目前多電機控制策略主要包括交叉耦合控制、相鄰交叉耦合控制、環形耦合控制、偏差耦合控制等方法。然而，這些控制方法設計的多電機控制系統的同步誤差較大，同步性能較差。目前已經有許
4、學者們對于跟蹤性能，改進了單電機調速系統；對于同步性能，改進了多電機的電氣控制連接結構。雖然許多學者對多電機控制系統進行大量研究，但是系統的跟蹤性能和同步性能仍有不足。名稱為“考慮加速度的多永磁同步電機偏差耦合控制方法”，專利號為201710288742.2的中國專利技術專利，公開了將i臺電機作為整個系統考慮，比較得出i臺電機的最小轉速，讓其他電機跟蹤最低的轉速；比較得出所有電機的最大加速度，讓i臺電機都以最大加速度進行加速；在多電機控制結構上使用考慮加速度的偏差耦合控制的基礎上，單臺電機使用積分滑模控制算法，最終實現電機偏差耦合控制。該方案存在的問題是對于單臺電機而言，所采用的滑?？刂菩阅茌^差，抗干擾能力差，沒有良好的啟動性能和跟隨負載快速變化的能力。對于多臺電機耦合結構而言，所改進的相鄰交叉耦合結構提升同步性能有限，并且只討論了突加擾動時同步性能的改進程度，沒有討論穩定后同步性能改進程度。
技術實現思路
1、針對現有技術中多永磁同步電機控制系統存在跟蹤誤差和同步誤差較大不足，本專利技術提供一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，以減小跟蹤誤差和同步誤差，提高系統抗干擾能力。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：
3、本專利技術提供一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，包括以下步驟：
4、s1：檢測n臺永磁同步電機的實際轉速和定子a、b、c三相實際電流，將定子a、b、c三相實際電流變換為定子電流的d軸分量和q軸分量；
5、s2：在每臺電機的轉速環中構造新型滑?？刂破?，新型滑?？刂破鞯妮斎霝檗D速誤差，輸出為q軸參考電流值；轉速誤差為參考轉速與實際轉速差值；
6、s3：每臺電機的d軸電流環和q軸電流環采用pi控制器，pi控制器分別根據輸入的d軸電流誤差和q軸電流誤差，輸出定子電壓的d軸分量、q軸分量，經過in-park變換、svpwm模塊和三相逆變器變換，最終輸出三相電壓至永磁同步電機的三相定子繞組；d軸電流誤差為d軸參考電流與定子電流的d軸分量差值，q軸電流誤差為q軸參考電流值與定子電流的q軸分量差值；
7、s4：為每臺電機設計負載轉矩觀測器，負載轉矩觀測器根據輸入實際轉速和定子電流的q軸分量，輸出負載轉矩觀測值，作為前饋補償來抵抗各個電機負載的擾動，并設計負載轉矩觀測器的反饋矩陣；
8、s5：n臺電機采用傳統相鄰交叉耦合控制結構，引入滑?？刂频较噜徑徊骜詈峡刂浦校瑯嫵筛倪M的相鄰交叉耦合控制；改進的相鄰交叉耦合控制中，轉速補償器的輸入為相鄰三臺電機的轉速；
9、s6：引入新型滑模控制到相鄰交叉耦合控制中，構成進一步改進的相鄰交叉耦合控制；進一步改進的相鄰交叉耦合控制中，轉速補償器的輸入為相鄰三臺電機的轉速；
10、s7：引入電流反饋到進一步改進的相鄰交叉耦合控制中，設計最終改進的相鄰交叉耦合控制；最終改進的相鄰交叉耦合控制中，轉速補償器的輸入為相鄰三臺電機的轉速。
11、步驟s2中，新型滑模控制器的滑模趨近律為：
12、
13、
14、式中，k2為中間變量，k3～k8為常數，x1為系統狀態變量，c為常數，β為常數，δ為負實數，s為滑模面函數。
15、步驟s2中，新型滑?？刂破鞯目刂坡蔀椋?/p>
16、
17、
18、
19、式中，iq表示定子電流的q軸分量；k2為中間變量，k1、k3～k8為常數，c為常數，β為常數，δ為負實數；pn為極對數，ψf為轉子永磁體產生的磁鏈；j為轉動慣量；t為時間變量；為x1的導數，x1為系統狀態變量；p是函數邊界層值，決定該飽和函數的平滑度，s為滑模面函數。
20、步驟s4中，負載轉矩觀測器的表達式為：
21、
22、式中，為電機角速度的觀測值導數，為負載轉矩的觀測值導數，為電機角速度的觀測值、為負載轉矩的觀測值，g為反饋矩陣；te為電磁轉矩；ωm為電機的角速度；a、b、c為常數矩陣，c＝[1?0]，b為阻尼系數，j為轉動慣量。
23、步驟s4中，負載轉矩觀測器的反饋矩陣g為：
24、
25、
26、式中，p1為常數，g1、g2為常數，b為阻尼系數，j為轉動慣量。
27、步驟s5中，改進的相鄰交叉耦合控制的控制律為：
28、
29、
30、式中，c為常數，ε為常數，q為常數，iq,i為第i臺電機定子電流的q軸分量，iq,i-1為第i-1臺電機定子電流的q軸分量，iq,i+1為第i+1臺電機定子電流的q軸分量；為x1的導數，x1為系統狀態變量，s為滑模面函數；pn為極對數，ψf為轉子永磁體產生的磁鏈；j為轉動慣量，t為時間變量。
31、步驟s6中，進一步改進的相鄰交叉耦合控制的控制律為：
32、
33、
34、式中，k2為中間變量，k1、k3～k8為常數，c為常數，β為常數，δ為負實數，s為滑模面函數；x1為系統狀態變量，ωref為參考速度；ωm為實際轉速；iq,i為第i臺電機定子電流的q軸分量，iq,i-1為第i-1臺電機定子電流的q軸分量，iq,i+1為第i+本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟S2中，新型滑?？刂破鞯幕Ｚ吔蔀椋?/p>
3.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟S2中，新型滑模控制器的控制律為：
4.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟S4中，負載轉矩觀測器的表達式為：
5.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟S4中，負載轉矩觀測器的反饋矩陣G為：
6.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟S5中，改進的相鄰交叉耦合控制的控制律為：
7.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟S6中，進一步改進的相鄰交叉耦合控制的控制律為：
8.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟S7中，最終改進
...【技術特征摘要】
1.一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟s2中，新型滑?？刂破鞯幕Ｚ吔蔀椋?/p>
3.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟s2中，新型滑模控制器的控制律為：
4.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控制方法，其特征在于：步驟s4中，負載轉矩觀測器的表達式為：
5.根據權利要求1所述的一種改進型相鄰交叉耦合多電機協調控...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曲春雨，趙英淇，王秀平，王春涵，周楚橋，相宇，施潤澤，林燮輝，
申請(專利權)人：沈陽工程學院，
類型：發明
國別省市：
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