一種基于參數(shù)辨識(shí)的電機(jī)電流控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于參數(shù)識(shí)別的電機(jī)電流控制方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步交流伺服電機(jī)是一個(gè)多變量，非線性，強(qiáng)耦合的控制對象，若要對其實(shí)現(xiàn) 更加精確地控制，以及更高的響應(yīng)速度，就要對伺服電機(jī)進(jìn)行解耦控制。矢量控制將電機(jī)等 效為直流電機(jī)的控制模型，但不能實(shí)現(xiàn)真正的動(dòng)態(tài)解耦。解耦時(shí)需要知道電機(jī)的內(nèi)部參數(shù)， 雖然廠家可以給出，但在實(shí)際的工況下各個(gè)參數(shù)隨著時(shí)間老化以及溫度等外在環(huán)境的影響 下，參數(shù)值早已發(fā)生改變。遞推最小二乘法可以實(shí)時(shí)的在線對電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，但如果 辨識(shí)參數(shù)過多，會(huì)有大量的運(yùn)算，整體時(shí)間很受影響。要想再次提升電流環(huán)的帶寬還要進(jìn)行 一些簡單的處理即可，對下個(gè)周期的電流預(yù)測處理，根據(jù)預(yù)測下個(gè)周期的電流，更好的給定 此次周期的電流值。
[0003] 當(dāng)前主要是控制方式有矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制，無傳感器控制技術(shù)，智能控制技 術(shù)，智能控制包含滑膜變結(jié)構(gòu)控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。而實(shí)際使用中主要是基于 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行控制，對模型辨識(shí)的理論也有很多種類，電機(jī)的多參數(shù)的辨 識(shí)主要還是受成本等因素的制約。
[0004] 現(xiàn)有的控制中一部分直接采用矢量控制技術(shù)，采用對id= 0的控制方式，這種方 式具有簡單高效等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也十分明顯，不能有較好的響應(yīng)和調(diào)速特性，只能滿足簡單 工況下的要求。更多的采用對電機(jī)廠商給定的電機(jī)參數(shù)，進(jìn)行解耦控制，但隨外界環(huán)境的變 化這種方式顯然不夠理想。還有一部分采用電流預(yù)測控制處理來提升控制性能，但是也不 夠。一般在線辨識(shí)的計(jì)算量較大，如果要實(shí)現(xiàn)在線辨識(shí)，就會(huì)對處理器的性能要求較高，這 樣勢必會(huì)上升成本，辨識(shí)的精度太低時(shí)就會(huì)造成控制不穩(wěn)定，失去了意義。要想高精度的辨 識(shí)出電機(jī)參數(shù)且達(dá)到較好的控制效果，只能簡化運(yùn)算與多種方法并用來控制電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于參數(shù)識(shí)別 的電機(jī)電流控制方法及系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
[0007] 依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于參數(shù)識(shí)別的電機(jī)電流控制方法，包括如 下步驟：
[0008] 步驟S1，讀取電機(jī)的d軸實(shí)時(shí)電流id、q軸實(shí)時(shí)電流iq、d軸反饋電壓udl、q軸反 饋電壓Uql和電機(jī)轉(zhuǎn)速《，通過遞推最小二乘法計(jì)算，得到電機(jī)的電感L;
[0009] 步驟S2,根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速〇 ;計(jì)算得到q軸給定電流，并設(shè)定d軸給定電流
[0010] 步驟S3,根據(jù)所述d軸給定電流i#與d軸實(shí)時(shí)電流id進(jìn)行計(jì)算得到d軸第一給 定電壓Ud，根據(jù)所述q軸給定電流iqlJ5q軸實(shí)時(shí)電流iq進(jìn)行計(jì)算，得到q軸第一給定電壓 Uq;
[0011] 步驟S4,對所述d軸第一給定電壓叫和q軸第一給定電壓uq分別進(jìn)行計(jì)算，得到 a軸給定電壓11"和P軸給定電壓u
[0012] 步驟S5,對所述a軸給定電壓1!"和P軸給定電壓u&均進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào) 制SVPWM，得到電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。
[0013] 依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于參數(shù)識(shí)別的電機(jī)電流控制系統(tǒng)，包括 電機(jī)參數(shù)讀取模塊、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊、d軸電流給定模塊、第一給定電壓模塊、靜坐標(biāo)給定電壓 模塊、SVPffM模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。
[0014] 其中，所述電機(jī)參數(shù)讀取模塊用于讀取電機(jī)的d軸實(shí)時(shí)電流id、q軸實(shí)時(shí)電流iq、d 軸反饋電壓udl、q軸反饋電壓Uql和電機(jī)轉(zhuǎn)速《，并通過遞推最小二乘法計(jì)算，得到電機(jī)的 電感L;所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速《計(jì)算得到q軸給定電流述d軸電流給定 模塊用于設(shè)定d軸給定電流所述第一給定電壓模塊用于根據(jù)所述d軸給定電流i&與 d軸實(shí)時(shí)電流id進(jìn)行計(jì)算得到d軸第一給定電壓ud，根據(jù)所述q軸給定電流i#與q軸實(shí)時(shí) 電流iq進(jìn)行計(jì)算，得到q軸第一給定電壓uq;所述靜坐標(biāo)給定電壓模塊用于對所述d軸第一 給定電壓ujPq軸第一給定電壓Uq分別進(jìn)行計(jì)算，得到a軸給定電壓u"和P軸給定電 壓U1^;所述SVPffM模塊用于所述a軸給定電壓u"和P軸給定電壓u&均進(jìn)行空間矢量 脈寬調(diào)制SVPWM，得到電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種基于參數(shù)識(shí)別的電機(jī)電流控制方法及系統(tǒng)， 基于遞推最小二乘法對電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別精度較高，通過對電流預(yù)測控制，來達(dá)到 更好的調(diào)速和響應(yīng)，進(jìn)一步提升控制性能，簡單便捷，能更好的控制電機(jī)，提升了電機(jī)的相 應(yīng)速率和調(diào)速特性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的一種基于參數(shù)識(shí)別的電機(jī)電流控制方法流程圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的一種基于參數(shù)識(shí)別的電機(jī)電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0019] 實(shí)施例一、一種基于參數(shù)識(shí)別的電機(jī)電流控制方法，下面將結(jié)合圖1對本實(shí)施例 提供的一種基于參數(shù)識(shí)別的電機(jī)電流控制方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0020] 如圖1所示，一種基于參數(shù)識(shí)別的電機(jī)電流控制方法流程圖，包括如下步驟：
[0021] 步驟S1，讀取電機(jī)的d軸實(shí)時(shí)電流id、q軸實(shí)時(shí)電流iq、d軸反饋電壓udl、q軸反 饋電壓Uql和電機(jī)轉(zhuǎn)速《，通過遞推最小二乘法計(jì)算，得到電機(jī)的電感L;
[0022] 步驟S2,根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速《 ;計(jì)算得到q軸給定電流，并設(shè)定d軸給定電流
[0023] 步驟S3,根據(jù)所述d軸給定電流i#與d軸實(shí)時(shí)電流id進(jìn)行計(jì)算得到d軸第一給 定電壓Ud，根據(jù)所述q軸給定電流iqlJ5q軸實(shí)時(shí)電流iq進(jìn)行計(jì)算，得到q軸第一給定電壓 uq;
[0024] 步驟S4,對所述d軸第一給定電壓叫和q軸第一給定電壓uq分別進(jìn)行計(jì)算，得到 a軸給定電壓11"和P軸給定電壓u
[0025] 步驟S5,對所述a軸給定電壓11"和P軸給定電壓u&均進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào) 制SVPWM，得到電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。
[0026] 其中，所述步驟1中讀取電機(jī)的d軸實(shí)時(shí)電流id、q軸實(shí)時(shí)電流iq、d軸反饋電壓 udl、q軸反饋電壓Uql和電機(jī)轉(zhuǎn)速《的具體步驟為：
[0027] 步驟S 11a，采集電機(jī)三相電源的實(shí)時(shí)電流和實(shí)時(shí)電壓，檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速co和實(shí)時(shí)機(jī) 械角度Q;
[0028] 步驟S12a，對所述實(shí)時(shí)電流進(jìn)行Clark變換，得到a軸電流i。和0軸電流iJ5， 對所述實(shí)時(shí)電壓進(jìn)行Clark變換，得到a軸電壓11。和P軸電壓up;
[0029]步驟S13a，根據(jù)所述電機(jī)實(shí)時(shí)機(jī)械角度0對所述a軸電流；[。和0軸電流ip均 進(jìn)行Park變換得到d軸實(shí)時(shí)電流ijPq軸實(shí)時(shí)電流iq，根據(jù)所述電機(jī)實(shí)時(shí)機(jī)械角度0對 所述a軸電壓ua和P軸電壓u均進(jìn)行Park變換得到d軸反饋電壓Udl和q軸反饋電壓 uqi;
[0030] 步驟S14a，通過遞推最小二乘法計(jì)算，得到電機(jī)的電感L。
[0031] 優(yōu)選地，所述步驟Slla中采集電機(jī)三相電源的實(shí)時(shí)電流和實(shí)時(shí)電壓后，還需對所 述實(shí)時(shí)電流和實(shí)時(shí)電壓均進(jìn)行濾波處理，再進(jìn)入所述步驟S12a。由于采樣后的實(shí)時(shí)電流和 實(shí)時(shí)電壓中存在毛刺，通過濾波后，可以有效去掉實(shí)時(shí)電流和電壓中的毛刺成分，使得后續(xù) 識(shí)別結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0032] 本實(shí)施例中，所述步驟1中通過遞推最小二乘法計(jì)算電機(jī)的電感L的具體算法如 下：
[0033] 設(shè)遞推最小二乘法的計(jì)算公式為
[0037]其中，A為遺忘因子，I為單位矩陣，為電機(jī)電感L的辨識(shí)值，給定初值 ()(0):=:0;P(O) =aI;a為充分大的正實(shí)數(shù)；
[0038] 電機(jī)的數(shù)學(xué)模型為：
[0041] 其中，UqlSq軸反饋電壓，udl為d軸反饋電壓，iq為q軸實(shí)時(shí)電流，iq為d軸實(shí)時(shí) 電流，w為電機(jī)轉(zhuǎn)速，itf為永磁體的磁鏈，Rs為定子電阻，LAd軸電感，L5為q軸電感；
[0042] 將式1-4和1-5寫成最小二乘的形式為：
1-2和1-3,即可求出〇(；幻，從而得到電機(jī)電感L。
[0049] 所述步驟2中計(jì)算得到q軸給定電流、的具體過程如下：
[0050] 步驟S21a，將電機(jī)轉(zhuǎn)速《與預(yù)先設(shè)定的給定轉(zhuǎn)速O1JJ行計(jì)算，得到轉(zhuǎn)速誤差 A Q ;
[0051] 步驟S22a，對所述轉(zhuǎn)速誤差A(yù)?進(jìn)行誤差調(diào)節(jié)得到q軸給定電流iv。
[0052] 這里，所述步驟22a中對所述轉(zhuǎn)速誤差A(yù) ?進(jìn)行誤差調(diào)節(jié)為比例積分PI調(diào)節(jié)。
[0053]