在智能電機設(shè)計中執(zhí)行 PMSM 參數(shù)識別-設(shè)計應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯在智能電機設(shè)計中執(zhí)行PMSM參數(shù)識別-設(shè)計應(yīng)用永磁同步電機(PMSM)具有強大的機械動力學(xué)特性以及更高的效率和功率密度，因此在工業(yè)應(yīng)用中非常普遍。在PMSM中，矢量控制包含電流環(huán)以及機械、電氣、速度和位置環(huán)。然而，需要準確和的機器參數(shù)來為PMSM控制系統(tǒng)建立適當?shù)臄?shù)學(xué)模型。數(shù)據(jù)表并不總是可用的，即使有，它們通常也不考慮每臺機器遇到的操作條件。解決這一難題的一個簡單方法是使用智能電機控制模塊。智能電機的算法應(yīng)基于遞歸二乘(RLS)算法，并帶有遺忘因子，使其能夠?qū)崟r修改和監(jiān)控PMSM變化本文介紹了使用智能電機控制模塊為PMSM進行基于RLS的電機參數(shù)識別的解決方案。它還將演示對控制回路有影響的其他參數(shù)。PMSM中的磁場定向控制通常，磁場定向控制(FOC)用于驅(qū)動PMSM以改善動態(tài)響應(yīng)并充分發(fā)揮機器的潛力。基本目標是分別控制勵磁磁通和轉(zhuǎn)矩。在Clarke和Park變換之后，可以使用等式1-4在同步旋轉(zhuǎn)QD框架下計算PMSM模型：

同步旋轉(zhuǎn)QD框架下PMSM模型計算方程其中下標Q和D分別指代Q軸和D軸變量。LS是電機的自感，LM是電機的互感。為了進一步簡化控制，轉(zhuǎn)子磁通應(yīng)在D軸上對齊，而Q軸上的轉(zhuǎn)子磁通為零。Q軸和D軸的通量可以分別用等式5和6估算：

用于估計Q軸和D軸通量的方程式可以使用等式7計算電磁轉(zhuǎn)矩：

計算電磁轉(zhuǎn)矩的方程式按照上述方程式的變換步驟，磁通量可以直接由D軸電流控制。在IDS恒定的情況下，可以通過操縱Q軸電流直接控制扭矩(TE)。如果IDS=0，則電磁轉(zhuǎn)矩與IQS成正比。

PMSM的磁場定向控制圖圖1PMSM的FOC可以通過使用上述推導(dǎo)獲得。資料：單片電源系統(tǒng)外環(huán)參考可以是所需的扭矩、機器速度或某個軸位置。它與測量變量進行比較，并將誤差反饋給控制器（常見的是PI控制器）以生成命令轉(zhuǎn)矩電流(IQ-REF)。D軸電流參考(ID-REF)根據(jù)磁通量要求設(shè)置。電流調(diào)節(jié)器和控制器的輸出（VQ-REF和VD-REF）是空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的輸入。SVPWM塊為逆變器生成柵極信號以驅(qū)動PMSM。為了實現(xiàn)PMSM伺服電機所需的動態(tài)性能，智能電機控制模塊可以提供具有自動調(diào)整功能的受控參數(shù)。智能電機控制模塊可以根據(jù)給定的帶寬要求自動調(diào)整每個PI控制器。對于電流環(huán)路，開環(huán)傳遞函數(shù)可以使用等式8估算：

估計開環(huán)傳遞函數(shù)的方程鑒于電流帶寬等于S=jω，可以根據(jù)定子電阻和電感計算PMSM控制參數(shù)（KP和KI）。與電流環(huán)類似，外環(huán)的開環(huán)函數(shù)可以用公式9計算：

計算外環(huán)（機械環(huán)）開環(huán)功能的方程式其中kt是機器扭矩常數(shù)，J是慣性，B是摩擦系數(shù)。根據(jù)等式9，可以使用機器轉(zhuǎn)矩常數(shù)(kt)、慣性(J)和摩擦系數(shù)(B)計算外環(huán)的控制參數(shù)。遞歸二乘算法RLS是二乘(LS)回歸算法的遞歸應(yīng)用。每次迭代都會獲取新數(shù)據(jù)以修改系統(tǒng)先前的估計。系統(tǒng)輸出(y(t))可使用等式10計算：

計算系統(tǒng)輸出的方程式其中是系統(tǒng)輸入矩陣，θ是PMSM系統(tǒng)參數(shù)。使用θ^表示估計的系統(tǒng)參數(shù)。目標函數(shù)，或要化或化的項，可以用等式11估算：

估計目標函數(shù)的方程可以分別使用等式12和13計算P和L的新矩陣：

用于計算P和L的新矩陣的方程式RLS參數(shù)識別方案使用等式14-18估算：

估計遞歸二乘參數(shù)識別方案的方程向算法添加遺忘因子允許該方案處理時變系統(tǒng)。賦予遺忘因子數(shù)據(jù)的權(quán)重取決于數(shù)據(jù)的年齡，因為舊數(shù)據(jù)對當前迭代的影響較小。的數(shù)據(jù)被賦予算法的權(quán)重。遺忘因子(λ)的范圍在0到1之間?？梢允褂玫仁?9估算新的目標函數(shù)：

估計新目標函數(shù)的方程