永磁同步電機(jī)多采樣率辨識與控制方法研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)由于其運(yùn)行效率高、高功率/轉(zhuǎn)矩密度、高啟動轉(zhuǎn)矩等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于高性能精確伺服控制等領(lǐng)域。電力電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的發(fā)展為永磁同步電機(jī)先進(jìn)控制方法的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制成為實(shí)現(xiàn)永磁同步電動機(jī)高性能控制的兩種主流控制策略。然而，永磁同步電機(jī)是一個(gè)參數(shù)時(shí)變的非線性多變量系統(tǒng)，其控制性能在實(shí)際系統(tǒng)中往往受到電氣和機(jī)械參數(shù)的變化以及外部負(fù)載干擾所影響。永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)目前研究重點(diǎn)主要在重要參數(shù)實(shí)時(shí)辨

2、識和控制器設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。經(jīng)典系統(tǒng)辨識及控制通常假定系統(tǒng)的輸入輸出量采樣（更新）均是在單一頻率下完成，然而針對復(fù)雜的工業(yè)對象，采用單一采樣頻率進(jìn)行采樣（控制）是不切實(shí)際的，甚至不可實(shí)現(xiàn)的。因此，針對永磁同步電機(jī)系統(tǒng)參數(shù)辨識及控制問題，本文結(jié)合多采樣率系統(tǒng)理論、滑模變結(jié)構(gòu)控制理論、模型預(yù)測控制理論以及參數(shù)與狀態(tài)估計(jì)方法等方面內(nèi)容，進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的討論和研究:
　　首先，基于多項(xiàng)式變換技術(shù)，提出永磁同步電機(jī)不帶噪聲干擾系統(tǒng)的雙率遞推

3、最小二乘算法。對多項(xiàng)式變換后帶有色噪聲系統(tǒng)，提出永磁同步電機(jī)雙率增廣遞推最小二乘法算法，針對雙率采樣系統(tǒng)單率輸出誤差模型，提出永磁同步電機(jī)雙率輔助模型最小二乘算法，仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法有效性。
　　其次，針對隨機(jī)梯度估計(jì)算法收斂速度較慢的問題，基于多新息辨識理論，提出永磁同步電機(jī)多新息隨機(jī)梯度參數(shù)辨識算法，引入新息長度，將單新息向量擴(kuò)展為多新息矩陣，提高了隨機(jī)梯度算法的收斂速度和精度，隨著引入算法中新息數(shù)據(jù)長度的增加，其算法辨識過程的

4、收斂性能得到進(jìn)一步提高。最小二乘算法中需要計(jì)算協(xié)方差矩陣，算法的計(jì)算量偏大，尤其在多采樣率系統(tǒng)中，辨識參數(shù)數(shù)量的增加，計(jì)算量將大幅度增加?；诙囗?xiàng)式變換技術(shù)，提出永磁同步電機(jī)多采樣率帶收斂因子隨機(jī)梯度算法，在收斂因子作用下，辨識過程收斂速度和精度都明顯提高。
　　再者，擴(kuò)展卡爾曼濾波作為一種由最小方差意義上的最優(yōu)預(yù)測估計(jì)發(fā)展起來的現(xiàn)代濾波方法，已廣泛應(yīng)用于電機(jī)的轉(zhuǎn)速估計(jì)。結(jié)合永磁同步電機(jī)電氣參數(shù)及轉(zhuǎn)速建立電機(jī)的三階數(shù)學(xué)模型，采用“

5、提升”技術(shù)構(gòu)建輸入多采樣率狀態(tài)空間描述，采用輸入多采樣率擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在損失數(shù)據(jù)狀況下估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速，仿真和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明該算法在轉(zhuǎn)速估計(jì)精度及收斂穩(wěn)定性方面均有一定提升。
　　然后，基于多采樣率數(shù)字控制理論及離散時(shí)間準(zhǔn)滑?？刂评碚摚瑢в邢迬捀蓴_離散時(shí)間系統(tǒng)提出輸入多采樣率準(zhǔn)滑?？刂扑惴ǎ撍惴苡行б种聘蓴_對系統(tǒng)的影響，同時(shí)有效削弱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)抖振;永磁同步電機(jī)機(jī)械和電氣子系統(tǒng)具有典型多采樣率特性，提出帶終端吸引子輸入多采樣率離