一種基于優(yōu)化灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償?shù)挠来磐诫姍C(jī)轉(zhuǎn)速控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于優(yōu)化灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償?shù)挠来磐诫姍C(jī)轉(zhuǎn)速控制方法，針對(duì)噪聲和小擾動(dòng)等不確定因素對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速控制精度帶來(lái)的影響，采用灰色系統(tǒng)理論建立灰色預(yù)測(cè)模型，對(duì)因干擾項(xiàng)的存在而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速偏差進(jìn)行超前預(yù)測(cè)，進(jìn)而對(duì)實(shí)際控制過(guò)程予以實(shí)時(shí)補(bǔ)償，提高永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤性能和魯棒性。而傳統(tǒng)灰色方法在初值選取方面存在固有缺陷，首先提出了一種優(yōu)化后的灰色預(yù)測(cè)模型，然后運(yùn)用于電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制中。本發(fā)明通過(guò)推導(dǎo)灰色模型，得到了一種優(yōu)化后的灰色預(yù)測(cè)模型，在矢量控制的基礎(chǔ)上用此灰色模型預(yù)測(cè)永磁同步電機(jī)未來(lái)的轉(zhuǎn)速偏差，進(jìn)行超前預(yù)測(cè)補(bǔ)償，提高了電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度和魯棒性。
【專利說(shuō)明】-種基于優(yōu)化灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償?shù)挠来磐诫姍C(jī)轉(zhuǎn)速控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法，具體涉及一種基于優(yōu)化灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償 的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，諸如太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)、多電飛機(jī)等新型航空航天器電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)控制性能要 求很高，而永磁同步電機(jī)作為一種驅(qū)動(dòng)裝置具有高功率密度、體積小、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便 等特點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。然而，在對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速控制時(shí)，經(jīng)常受到噪聲、運(yùn)行環(huán)境、溫 度、參數(shù)變化以及負(fù)載干擾等不確定因素的影響，很難建立確定的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速控制 模型。
[0003] 永磁同步電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的不確定干擾項(xiàng)多呈現(xiàn)隨機(jī)性、復(fù)雜性、易受環(huán)境影響 等特點(diǎn)，使得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速誤差難以預(yù)知，即為灰色的。根據(jù)這一點(diǎn)，本發(fā)明在經(jīng)典矢 量控制的基礎(chǔ)上，對(duì)理想條件和實(shí)際控制中存在的噪聲及擾動(dòng)情況下獲得的轉(zhuǎn)速值進(jìn)行比 較，根據(jù)這一比較而得到的誤差不確定項(xiàng)，采用灰色系統(tǒng)理論建立灰色預(yù)測(cè)模型，對(duì)因干擾 項(xiàng)的存在而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速偏差進(jìn)行超前預(yù)測(cè)，進(jìn)而對(duì)實(shí)際控制過(guò)程予以實(shí)時(shí)補(bǔ)償，提高永磁 同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤性能和魯棒性。然而，灰色預(yù)測(cè)方法對(duì)于初值的選取比較敏感，傳統(tǒng)方 法將初值取為原始序列的第一個(gè)值，但是隨著預(yù)測(cè)值的實(shí)時(shí)更新，這樣的初值并不能反映 實(shí)際預(yù)測(cè)情況，而且隨著預(yù)測(cè)長(zhǎng)度的增加，與初值距離也越來(lái)越遠(yuǎn)，規(guī)律性被弱化。針對(duì)這 一點(diǎn)，首先提出了一種初值動(dòng)態(tài)待定的方法，把灰色預(yù)測(cè)算法進(jìn)行優(yōu)化，然后再運(yùn)用到永磁 同步電機(jī)轉(zhuǎn)速控制中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于優(yōu)化灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償?shù)挠来磐?步電機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法，以提高電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中存在噪聲和小擾動(dòng)等不確定因素條件下電 機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。
[0006] 技術(shù)方案
[0007] -種基于優(yōu)化灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償?shù)挠来磐诫姍C(jī)轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于步驟如 下：
[0008] 步驟1 :建立永磁同步電機(jī)矢量控制模型

【權(quán)利要求】
1. 一種基于優(yōu)化灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償?shù)挠来磐诫姍C(jī)轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于步驟如下： 步驟1:建立永磁同步電機(jī)矢量控制模型
， 其中：id，分別為d-q坐標(biāo)下的電流；il/f為轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈；Ld，Lq為d-q坐標(biāo)系下的 定子電感值；P為極對(duì)數(shù)；F為粘滯系數(shù)；J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；《為轉(zhuǎn)子電角速度；Tm為負(fù)載轉(zhuǎn)矩； Te為電磁轉(zhuǎn)矩；U為噪聲及擾動(dòng)條件下轉(zhuǎn)速的不確定部分； 所述電磁轉(zhuǎn)矩方程：
； 步驟2 :將永磁同步電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，理想條件和實(shí)際情況下的轉(zhuǎn)速誤差作為灰色預(yù) 測(cè)序列的原始序列為A? ?，通過(guò)累加公式
得到累加序列

步驟3 :建立微分方程：
，通過(guò)最小二乘求解公式
，得到待估參數(shù)a，b，且a為發(fā)展系數(shù)，b為灰色作用量，其中，
，Z(1)(k+l)為預(yù)測(cè)模型的背景值，

步驟4 :根據(jù)估計(jì)值，得到灰色算法微分方程的解為：
所述C為常數(shù)項(xiàng)，為：
步驟5 :令t=k，并通過(guò)累減
，還原為原始序列，貝U:
，此時(shí)取k=i， 貝1J:
其中，i= 1，2,…，n; 步驟6 :對(duì)原始序列的n個(gè)數(shù)的預(yù)測(cè)值，設(shè)預(yù)測(cè)序列為△?'，將預(yù)測(cè)的此序列進(jìn)行累加 得到：
，取最近的Aco'(1)(n)值作為 初值，同時(shí)a，b值也相應(yīng)改變?yōu)閍'、b'，得到：
其中，
步驟7 :得到用一個(gè)分段函數(shù)表示的灰色預(yù)測(cè)模型為：
步驟8 :以灰色預(yù)測(cè)模型，對(duì)未來(lái)轉(zhuǎn)速誤差進(jìn)行超前預(yù)測(cè)，設(shè)此預(yù)測(cè)補(bǔ)償量為Acop，則 得到的轉(zhuǎn)速修正量為
；在矢量控制雙閉環(huán)控制策略下，將此轉(zhuǎn)速修正量作為 控制輸入量嵌入控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的超前預(yù)測(cè)補(bǔ)償控制。
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK104242744SQ201410479991
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】駱光照, 張蓉, 張莎, 涂文聰, 韓復(fù)振, 孟錦豪 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)