【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及同步電機，具體涉及一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法。
技術介紹
1、隨著生產效率的不斷提高和對工業產品質量的要求愈發嚴格，單電機的控制動力有限，往往不能滿足項目的需求，進而推出雙電機乃至多電機控制的應用，進而雙電機控制的應用越來越廣泛。例如，在傳統行業中，傳統的深井提升機通常使用單個電動機，但是要增加深度，則需要更高功率的電動機。大功率電動機尺寸大并且不便于拆卸和運輸。雙電機同步控制技術是將兩個電機連接到軸，不用單個電機控制，可以解決單個電機的體積過大和功率不足等重要問題。同時在印刷、紡織、造紙、數控機床等傳統工業都開始用到了雙電機及多電機的同步控制。
2、在某些大功率跟進系統中，例如艦載炮和車載炮，這些裝置主要是能精確制導和快速發射跟蹤的能力。在現如今的戰斗系統中，對武器裝備要求越來越高，要能達到“快準狠”的目的。在車艦載炮裝置中，由于炮臺重量大，對控制精度要求高。炮臺的俯仰角、旋轉方位角都采用雙電機驅動的方式有效提高控制精度和調節時間。所以雙電機的控制在軍事方面具有應用價值。
3、在新能源汽車領域中，雙電機控制已經得到廣泛的應用，例如比亞迪唐、比亞迪秦等產品采用雙永磁同步電機驅動系統，性能可靠穩定，特斯拉model?y采用永磁電機和感應電機結合的雙電機驅動系統，具有良好的安全性和駕駛性能。與其他工業場合中的應用不同，汽車的電機驅動系統除了需要提供基本的驅動力外，還應滿足汽車的一些特定工況：既能高速平穩運行，又要滿足快速啟停、制動等其他調速性能要求，所以其對雙電機控制的同步性
4、綜上，不論是傳統工業方面還是新興產業新能源汽車領域再到軍事的諸多方面的控制裝置，雙電機同步技術都已經滲透其中。而雙電機控制的轉速同步的精度，直接影響了設備的工作效率、功率大小以及壽命等多方面性能，因此研究出一種雙電機同步控制方法，實現轉速的高精度同步，具有重要的理論和工程應用價值。
技術實現思路
1、為解決上述問題，尤其是針對現有技術所存在的不足，本專利技術提供了一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法可以解決上述問題。
2、為實現上述目的，本專利技術采用以下技術手段：
3、一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，包括如下步驟：
4、步驟一、線性自抗擾控制器代替傳統的pi控制器作為雙永磁同步電機的速度環控制器：
5、基于永磁同步電機的數學模型設計出線性自抗擾控制器，通過線性自抗擾控制器代替傳統的pi控制器作為雙永磁同步電機的速度環控制器，所述線性自抗擾控制器由pd線性組合和線性擴張狀態觀測器組成，所述線性自抗擾控制器主要通過線性擴張狀態觀測器對速度環受到的擾動進行觀測，并將觀測到的擾動進行動態補償，從而產生控制量來消除擾動對系統產生的影響；
6、步驟二、滑模交叉耦合控制器作為雙電機之間的轉速同步控制器：
7、基于交叉耦合控制結構設計滑模交叉耦合控制器，采用滑模交叉耦合控制器作為雙電機之間的轉速同步控制器，所述滑模交叉耦合控制器是根據雙電機之間的轉速同步誤差，通過控制器獲得雙電機的雙軸電流參考補償量，從而增強電機受擾動時的魯棒性，即，當電機受到擾動而出現轉速波動時，通過對電機之間轉速差的耦合作用來獲得雙電機的雙軸電流參考補償量，加快了速度同步誤差的收斂速度，從而提高雙電機驅動系統的同步性能。
8、本專利技術進一步的優選方案：所述線性自抗擾控制器在同步旋轉坐標系下對永磁同步電機進行建模，建立以q軸電流、d軸電流、轉子空間電角度，電角速度和電子轉矩相關的微分方程。
9、本專利技術進一步的優選方案：所述永磁同步電機的數學模型具體形式如下：
10、
11、其中，id和iq為d軸與q軸電流，θm為轉子空間電角度，ωe為電角速度，ωm為轉子角度，j為轉動慣量，b為粘滯摩擦系數，tl為轉矩負載，rs為定子電阻，ld和lq為等效的d軸與q軸電感，ψr為永磁體磁鏈，te為電磁轉矩，pn為電機極對數，代表某變量對時間的導數，ud、uq為d，q軸定子電壓。
12、本專利技術進一步的優選方案：所述永磁同步電機數學模型，在同步旋轉坐標系下，選擇使用id＝0的控制策略對微分方程進行化簡，將id＝0帶入到公式(1)中并進行等效變換，得到化簡后的永磁同步電機數學模型具體形式如下：
13、
14、電磁轉矩方程：
15、
16、機械運動方程：
17、
18、將式(3)與(4)整理得：
19、
20、設-(bωm+tl)/j＝f內，f外為系統外部未知擾動，令y＝x1,x1＝ωm，x2＝f內+f外，同時x2可導，其導數則可得系統狀態方程：
21、
22、該系統中，輸出為y，即轉子角速度；輸入為iq，即q軸電流。
23、本專利技術進一步的優選方案：所述系統狀態方程式(6)可得觀測器狀態方程：
24、
25、式中，c＝[1?0]，根據經典線性擴張狀態觀測器的原理，可得到如下觀測器模型：
26、
27、p控制反饋與補償控制為：
28、
29、本專利技術進一步的優選方案：所述滑模交叉耦合控制器的設計方法，包括如下步驟：
30、步驟1、設計滑模面：
31、兩臺電機的轉矩方程為：
32、
33、式中，tei為電機的電磁轉矩，pi為電機的極對數，ψfi為電機的轉子永磁磁鏈，為電機的q軸電流分量，i為電機編號；
34、pmsm的運動方程為：
35、
36、式中，tli為電機的負載轉矩，δtli為電機受到的負載擾動，ji、bi為電機軸上的轉動慣量和摩擦系數，ωei為電機的轉子電角速度，i為電機編號；
37、取轉速同步控制系統的狀態變量為：
38、
39、結合式(22)和(23)，得到轉速同步控制系統的狀態方程為：
40、
41、選擇系統積分滑模面s為：
42、s＝x1+cx2??????????????????????????????(26)
43、式中，s為滑模面函數，c為正積分常數；
44、步驟2、基于步驟一設計滑模交叉耦合控制器：
45、為了實現滑?？刂七x擇等速趨近律，如式(28)所示：
46、
47、式中，為s的導數；
48、式(28)結合步驟一中的式(25)、式(26)可得到滑模速度同步控制器的輸出為：
49、
50、式中，j＝j1＝j2，p＝p1＝p2，ψf＝ψf1＝ψf2，b＝b1＝b2，δtl＝tl1-tl2；
51、δiq-ref為雙電機滑模交叉耦合控制輸出的雙軸電流參考補償量，iq1、iq2分別為雙電機定子電流的q軸分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，所述線性自抗擾控制器在同步旋轉坐標系下對永磁同步電機進行建模，建立以q軸電流、d軸電流、轉子空間電角度，電角速度和電子轉矩相關的微分方程。
3.根據權利要求2所述的一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，所述永磁同步電機的數學模型具體形式如下：
4.根據權利要求3所述的一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，所述永磁同步電機數學模型，在同步旋轉坐標系下，選擇使用id＝0的控制策略對微分方程進行化簡，將id＝0帶入到公式(1)中并進行等效變換，得到化簡后的永磁同步電機數學模型具體形式如下：
5.根據權利要求4所述的一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，所述系統狀態方程式(6)可得觀測器狀態方程：
6.根據權利要求1所述的一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，所述滑模交叉耦合控制器
7.根據權利要求6所述的一種滑模交叉耦合控制方法，其特征在于，還包括，對所述的滑模交叉耦合控制方法進行系統穩定性證明。
8.根據權利要求7所述的一種滑模交叉耦合控制方法，其特征在于，所述系統穩定性證明的具體過程如下：
...【技術特征摘要】
1.一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，所述線性自抗擾控制器在同步旋轉坐標系下對永磁同步電機進行建模，建立以q軸電流、d軸電流、轉子空間電角度，電角速度和電子轉矩相關的微分方程。
3.根據權利要求2所述的一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，所述永磁同步電機的數學模型具體形式如下：
4.根據權利要求3所述的一種基于自抗擾技術的雙永磁同步電機轉速同步方法，其特征在于，所述永磁同步電機數學模型，在同步旋轉坐標系下，選擇使用id＝0的控制策略對微分方程...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張建兵，狄念蒙，井瑞，蔣宜晨，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。