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    一種永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法技術
    
                            
    技術編號：44457743 閱讀：3 留言：0更新日期：2025-02-28 19:04
    
                        
    
                        
    
                            
                            本發明專利技術涉及一種永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，包括步驟：建立永磁電機力矩輸出模型；建立參數辨識模型；建立補償電流計算模型；采集補償電流數據及位置數據；數據擬合及齒槽轉矩補償模型建立；以及齒槽力矩補償。本發明專利技術的方法無需電機相關參數，通過帶有遺忘因子的遞歸最小二乘法對電機參數進行辨識，提高了齒槽轉矩補償的魯棒性，基于辨識結果實時計算齒槽轉矩補償電流，精度更高；通過對電機位置信息與齒槽轉矩補償電流進行函數擬合，基于位置信息實時計算齒槽轉矩補償電流；相對于觀測器法，補償力矩更平穩準確，動態性能更優；相對于查表法，具有所占存儲空間更小，精度更高，且無需依賴外部測量儀器設備。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術實現步驟摘要】
    
                                
    本專利技術涉及電機控制，特別涉及一種永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法。

    技術介紹
    1、永磁同步電機具有高效率、高功率密度、響應速度快和無刷設計等優點，廣泛應用于航空航天，工業自動化，新能源等各個領域。齒槽轉矩是永磁電機系統中固有的擾動，由永磁體同定子鐵心之間相互吸引作用引起。齒槽轉矩的大小相對于旋轉方向的空間機械角度呈現周期性的變化，其周期大小由永磁電機的磁極數與槽數決定。
    2、在電機控制過程中，齒槽轉矩會引起電機的振動和噪聲，給電機的精確控制帶來很大的困難。現有技術中，觀測器法是一種用于估計和補償齒槽轉矩的方法。然而，由于擾動觀測器帶寬受限，對于摩擦轉矩等快變的擾動估計精度較差。此外，觀測器法雖然具有結構簡單、對擾動具有魯棒性的優點，但其控制精度依賴于系統的反饋增益大小，而高增益反饋控制會引起控制輸入的抖震現象，難以進行工程化實現。查表法補償齒槽轉矩雖然在一定程度上能夠實現對齒槽轉矩的補償，但存在數據量大且存儲困難，且其補償精度依賴測試儀器精度。

    技術實現思路
    1、本專利技術要解決現有技術中齒槽轉矩引起永磁電機振動和噪聲的技術問題，提供一種永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法。
    2、為了解決上述技術問題，本專利技術的技術方案具體如下：
    3、一種永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，包括以下步驟：
    4、步驟一：建立永磁電機力矩輸出模型；
    5、步驟二：建立參數辨識模型；
    6、步驟三：建立補償電流計算模型；
    <p>7、步驟四：采集補償電流數據及位置數據；
    8、控制伺服電機正轉，基于步驟二中的參數辨識模型及步驟三中的補償電流計算模型，采集伺服電機多次圈數位置數據及步驟三所得的補償電流數據；
    9、步驟五：數據擬合及齒槽轉矩補償模型建立；
    10、對步驟四所采集的多次圈數位置數據及補償電流數據進行數據擬合，進而獲得擬合函數，該擬合函數即為齒槽轉矩補償模型；
    11、步驟六：齒槽力矩補償；
    12、將步驟五所得的擬合函數加入到控制系統速度環控制中，進行前饋控制。
    13、在上述技術方案中，步驟一具體為：
    14、永磁電機力矩輸出模型的方程為：
    15、
    16、式中：
    17、tl——外部負載轉矩；
    18、te——電機輸出電磁轉矩；
    19、b——粘滯摩擦系數；
    20、ωr——機械角速度；
    21、j——轉動慣量；
    22、np——電機極對數；
    23、——永磁體磁鏈；
    24、iq——電機q軸電流。
    25、在上述技術方案中，步驟一還進一步包括：
    26、對式(1)離散化，得到：
    27、
    28、其中，ts為轉速采樣周期；
    29、根據：tl(k-1)＝tl(k-2)(4)
    30、式(2)減式(3)，得到：
    31、
    32、其中：λ為辨識參數，ωr(k)為k時刻機械角速度。
    33、在上述技術方案中，步驟二具體為：
    34、建立帶有遺忘因子的最小二乘遞歸參數辨識模型，如式(6)所示，λ為所需辨識參數：
    35、
    36、其中：
    37、
    38、其中：y(k)為觀測矩陣，為輸入矩陣，k1為增益矩陣，p(k)為協方差矩陣，x為待辨識參數矩陣，k(k)為代數矩陣，i為單位矩陣，[]t為矩陣的轉置。
    39、在上述技術方案中，步驟三具體為：
    40、令tl＝λiqcom，其中iqcom為補償電流，將代入到式(1)中，整理得到補償電流計算模型：
    41、
    42、在上述技術方案中，步驟五中，對步驟四所采集的多次圈數位置數據及補償電流數據進行數據擬合時，位置為橫坐標，補償電流為縱坐標。
    43、在上述技術方案中，步驟五中，擬合函數的輸入為橫坐標，擬合函數的輸出為擬合出的齒槽轉矩補償電流。
    44、本專利技術具有以下有益效果：
    45、本專利技術的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，無需電機相關參數，通過帶有遺忘因子的遞歸最小二乘法對電機參數進行辨識，提高了齒槽轉矩補償的魯棒性，基于辨識結果實時計算齒槽轉矩補償電流，精度更高；通過對電機位置信息與齒槽轉矩補償電流進行函數擬合，基于位置信息實時計算齒槽轉矩補償電流，相對于觀測器法，補償力矩更平穩準確，動態性能更優；相對于查表法，本專利技術的方法所占存儲空間更小，精度更高，且無需依賴外部測量儀器設備，成本更低，具有普遍性，易行性，參數魯棒性。
    本文檔來自技高網    ...
                            
    
                            
    【技術保護點】
    
                                
    1.一種永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，包括以下步驟：
    2.根據權利要求1所述的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，步驟一具體為：
    3.根據權利要求2所述的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，步驟一還進一步包括：
    4.根據權利要求1-3中的任意一項所述的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，步驟二具體為：
    5.根據權利要求3所述的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，步驟三具體為：
    6.根據權利要求1所述的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，步驟五中，對步驟四所采集的多次圈數位置數據及補償電流數據進行數據擬合時，位置為橫坐標，補償電流為縱坐標。
    7.根據權利要求6所述的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，步驟五中，擬合函數的輸入為橫坐標，擬合函數的輸出為擬合出的齒槽轉矩補償電流。
    
                            
    
                            
    【技術特征摘要】
    
                                
    1.一種永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，包括以下步驟：
    2.根據權利要求1所述的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，步驟一具體為：
    3.根據權利要求2所述的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，步驟一還進一步包括：
    4.根據權利要求1-3中的任意一項所述的永磁同步電機齒槽轉矩測量及補償方法，其特征在于，步驟二具體為：
    5.根據權利要求...
                            
    
                            
    【專利技術屬性】
    
                                技術研發人員：董佳欣，孔令波，戴路，
    
        申請(專利權)人：長光衛星技術股份有限公司，
    
        類型：發明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
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