CN109951115A - 一种直流无刷电机转速自适应控制方法 - Google Patents

一种直流无刷电机转速自适应控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109951115A
CN109951115A CN201910277289.4A CN201910277289A CN109951115A CN 109951115 A CN109951115 A CN 109951115A CN 201910277289 A CN201910277289 A CN 201910277289A CN 109951115 A CN109951115 A CN 109951115A
Authority
CN
China
Prior art keywords
model
current loop
model parameter
driving voltage
voltage signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910277289.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109951115B (zh
Inventor
耿涛
钟伟
万利华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen nuobicheng Electronics Co.,Ltd.
Original Assignee
Dongguan Novoir Intelligent Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Novoir Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Dongguan Novoir Intelligent Technology Co Ltd
Priority to CN201910277289.4A priority Critical patent/CN109951115B/zh
Publication of CN109951115A publication Critical patent/CN109951115A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109951115B publication Critical patent/CN109951115B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种直流无刷电机转速自适应控制方法，它包括如下步骤：S1：通过指导性原则设计电机辨识激励电压信号vqs，电机辨识激励电压信号vqs通过设计伪随机二进制序列产生；S2：通过电机辨识激励电压信号vqs同时辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，电流环模型为： 转速环模型为：S3：通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，进行转速电流控制器配置，从而产生新的电机辨识激励电压信号vqs；S4：重复S2至S3的步骤，不断修正电流环模型和转速环模型,使电流环模型和转速环模型越来越准确，然后进入转速电流控制器的正常工作阶段；通过本发明的控制方法实现自适应控制，能够满足复杂生产过程和高精度控制的需求。

Description

一种直流无刷电机转速自适应控制方法
技术领域
本发明涉及直流无刷电机控制技术领域，特别是涉及一种直流无刷电机转速自适应控制方法。
背景技术
无刷直流电机具有高效、高功率密度、高转矩惯量比等优点，是最具竞争力的驱动电机之一，广泛应用于高性能驱动***中；目前以无刷直流电机为驱动所构成的电力传动控制***已成为运动控制***发展的一个主流方向，已经收到国内外的高度重视，是推行电机节能工程的重要手段。
然而，无刷直流电机是一个高阶非线性不确定***，其控制收到电机参数变化、外部扰动、非建模动态等不确定性因素的影响，使得常规反馈控制已经无法满足复杂生产过程和高精度控制的需求。
因此，急需提供一种能够使无刷直流电机满足复杂生产过程和高精度控制的控制方法。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种直流无刷电机转速自适应控制方法。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种直流无刷电机转速自适应控制方法，包括如下步骤：
S1：通过指导性原则设计电机辨识激励电压信号vqs，所述电机辨识激励电压信号vqs通过设计伪随机二进制序列产生；
S2：通过电机辨识激励电压信号vqs同时辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，所述电流环模型为：所述转速环模型为：
S3：通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，进行转速电流控制器配置，从而产生新的电机辨识激励电压信号vqs；
S4：重复S2至S3的步骤，不断修正电流环模型和转速环模型,使电流环模型和转速环模型越来越准确，实现自适应控制。
其中，所述电机辨识激励电压信号vqs是通过一个移位寄存器产生，设置伪随机二进制序列的伪随机码的参数：和其中Tsw为切换时间，Ns为伪随机码长度，为最小时间常数，为最大时间常数，为最大调节时间，αs是开环调节时间与闭环调节时间的比值，βs是指定激励信号的低频部分所占的比重。
其中，通过最小二乘算法分别辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]；将电流环模型和转速环模型写成以下差分方程的形式：A(z-1)y(k)＝B(z-1)u(k-1)+e(k)，y(k)＝-a1y(k-1)+b0u(k-1)+e(k)，θ＝[a1,b0]T，带遗忘因子μ的递推最小二乘辨识算法如下：μ＝0.9～0.99， 通过以上递推最小二乘辨识算法得到电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]。
其中，在步骤S3中，是通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，指定na＝1,nt＝1,nb＝1,t1＝0.8～0.95，然后利用以下递推公式分别计算矩阵元素G、F：
其中M为指定控制步长，P为指定预测步长，P和M均为正整数；然后计算控制率：然后取Δu第一步Δu1控制率得出：vqs＝u+Δu1。
本发明的有益效果为：本发明通过不断辨识电流环模型和转速环模型的参数来配置转速电流控制器，使电流环模型和转速环模型越来越来准确，达到自适应控制的目的，实现满足复杂生产过程和高精度控制的需求；对于使用者而言，采用本发明的方法不需要调整任何控制器参数，达到较好控制性能的功能。
附图说明
图1是本发明的控制连接示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1所示，本实施例所述的一种直流无刷电机转速自适应控制方法，包括如下步骤：
S1：对于一个N∑阶***，激励信号必须有N∑个频率分量，这里通过指导性原则设计电机辨识激励电压信号vqs，可提高辨识品质，所述电机辨识激励电压信号vqs通过设计伪随机二进制序列产生，保证了激励信号的无关性以及最大鲁棒性；
S2：然后通过电机辨识激励电压信号vqs同时辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，所述电流环模型为：所述转速环模型为：
S3：然后通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，指定na＝1,nt＝1,nb＝1,t1＝0.8～0.95，然后利用以下递推公式分别计算矩阵元素G、F：
其中M为指定控制步长，P为指定预测步长，P和M均为正整数；然后计算控制率：然后取Δu第一步Δu1控制率得出：vqs＝u+Δu1；
S4：然后重复S2至S3的步骤，不断修正电流环模型和转速环模型,使电流环模型和转速环模型越来越准确。
具体地，本实施例中，所述电机辨识激励电压信号vqs是通过一个移位寄存器产生，设置伪随机二进制序列的伪随机码的参数：和 其中Tsw为切换时间，Ns为伪随机码长度，为最小时间常数，为最大时间常数，为最大调节时间，αs是开环调节时间与闭环调节时间的比值，βs是指定激励信号的低频部分所占的比重；当Ts＝0.002s，αs＝2，βs＝3，Tsw＝0.28≈100Ts，Ns≈36≈25，该移位寄存器长度设为5，则每50个控制周期产生一个伪随机二进制序列的信号。
由于电流环模型和转速环模型是独立的，可以同时辨识，辨识的过程如下：通过最小二乘算法分别辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]；将电流环模型和转速环模型可写成以下差分方程的形式：A(z-1)y(k)＝B(z-1)u(k-1)+e(k)，y(k)＝-a1y(k-1)+b0u(k-1)+e(k)，θ＝[a1,b0]T，带遗忘因子μ的递推最小二乘辨识算法如下：μ＝0.9～0.99， 通过以上递推最小二乘辨识算法得到电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0],当e(k)是白噪声时，最小二乘的参数的估计是无偏估计。
本实施例通过不断辨识电流环模型和转速环模型的参数来配置转速电流控制器，使电流环模型和转速环模型越来越来准确，达到自适应控制的目的，实现满足复杂生产过程和高精度控制的需求；对于使用者而言，采用本发明的方法不需要调整任何控制器参数，达到较好控制性能的功能。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (4)

1.一种直流无刷电机转速自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：通过指导性原则设计电机辨识激励电压信号vqs，所述电机辨识激励电压信号vqs通过设计伪随机二进制序列产生；
S2：通过电机辨识激励电压信号vqs同时辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，所述电流环模型为：所述转速环模型为：
S3：通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1，bs0]，进行转速电流控制器配置，从而产生新的电机辨识激励电压信号vqs；
S4：重复S2至S3的步骤，不断修正电流环模型和转速环模型,使电流环模型和转速环模型越来越准确，然后进入转速电流控制器的正常工作阶段。
2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机转速自适应控制方法，其特征在于，所述电机辨识激励电压信号vqs是通过一个移位寄存器产生，设置伪随机二进制序列的伪随机码的参数：和其中Tsw为切换时间，Ns为伪随机码长度，为最小时间常数，为最大时间常数，为最大调节时间，αs是开环调节时间与闭环调节时间的比值，βs是指定激励信号的低频部分所占的比重。
3.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机转速自适应控制方法，其特征在于，通过最小二乘算法分别辨识电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]；将电流环模型和转速环模型写成以下差分方程的形式：A(z-1)y(k)＝B(z-1)u(k-1)+e(k)，y(k)＝-a1y(k-1)+b0u(k-1)+e(k)，θ＝[a1,b0]T，带遗忘因子μ的递推最小二乘辨识算法如下：μ＝0.9～0.99， 通过以上递推最小二乘辨识算法得到电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]。
4.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机转速自适应控制方法，其特征在于，在步骤S3中，是通过辨识得到的电流环模型参数[ac1,bc0]和转速环模型参数[as1,bs0]，指定na＝1,nt＝1,nb＝1,t1＝0.8～0.95，然后利用以下递推公式分别计算矩阵元素G、F：
其中M为指定控制步长，P为指定预测步长，P和M均为正整数；然后计算控制率：然后取Δu第一步Δu1控制率得出：vqs＝u+Δu1。
CN201910277289.4A 2019-04-08 2019-04-08 一种直流无刷电机转速自适应控制方法 Active CN109951115B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910277289.4A CN109951115B (zh) 2019-04-08 2019-04-08 一种直流无刷电机转速自适应控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910277289.4A CN109951115B (zh) 2019-04-08 2019-04-08 一种直流无刷电机转速自适应控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109951115A true CN109951115A (zh) 2019-06-28
CN109951115B CN109951115B (zh) 2021-08-31

Family

ID=67013919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910277289.4A Active CN109951115B (zh) 2019-04-08 2019-04-08 一种直流无刷电机转速自适应控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109951115B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113884879A (zh) * 2021-09-28 2022-01-04 南京理工大学 一种用于小型电机辨识的开发板

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0603071A2 (en) * 1992-12-17 1994-06-22 Lg Electronics Inc. Sensorless switched reluctance motor
CN101989827A (zh) * 2010-11-18 2011-03-23 东南大学 基于惯量辨识的交流伺服***速度环控制参数自整定方法
CN104579083A (zh) * 2013-10-22 2015-04-29 珠海格力电器股份有限公司 永磁同步电机矢量控制方法及***
CN108696210A (zh) * 2018-05-21 2018-10-23 东南大学 基于参数辨识的直流电机电流环控制器参数自整定方法
CN109039166A (zh) * 2018-07-25 2018-12-18 武汉科技大学 一种永磁同步直线伺服***速度环pi-ip控制参数自校正方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0603071A2 (en) * 1992-12-17 1994-06-22 Lg Electronics Inc. Sensorless switched reluctance motor
CN101989827A (zh) * 2010-11-18 2011-03-23 东南大学 基于惯量辨识的交流伺服***速度环控制参数自整定方法
CN104579083A (zh) * 2013-10-22 2015-04-29 珠海格力电器股份有限公司 永磁同步电机矢量控制方法及***
CN108696210A (zh) * 2018-05-21 2018-10-23 东南大学 基于参数辨识的直流电机电流环控制器参数自整定方法
CN109039166A (zh) * 2018-07-25 2018-12-18 武汉科技大学 一种永磁同步直线伺服***速度环pi-ip控制参数自校正方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113884879A (zh) * 2021-09-28 2022-01-04 南京理工大学 一种用于小型电机辨识的开发板

Also Published As

Publication number Publication date
CN109951115B (zh) 2021-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Song et al. An efficient multiobjective design optimization method for a PMSLM based on an extreme learning machine
CN105915121B (zh) 一种采用遗传算法优化的伺服***惯量辨识方法
CN103401504B (zh) 一种永磁同步电机转子初始位置的修正方法
Low et al. Robust model predictive control and observer for direct drive applications
CN101799337B (zh) 永磁同步电动机齿槽转矩的自动检测方法
CN108390597A (zh) 带有扰动观测器的永磁同步电机非线性预测控制器设计
Yu et al. Adaptive fuzzy backstepping position tracking control for a permanent magnet synchronous motor
CN103607149A (zh) 一种超声电机舵伺服***及其控制方法
Pilla et al. Tuning of extended Kalman filter using grey wolf optimisation for speed control of permanent magnet synchronous motor drive
CN109951115A (zh) 一种直流无刷电机转速自适应控制方法
Chen et al. PI speed controller design based on GA with time delay for BLDC motor using DSP
CN114584009B (zh) 用于交流同步电机的磁场控制***及其控制方法
Zhu et al. Nonsmooth observer-based sensorless speed control for permanent magnet synchronous motor
CN103647481A (zh) 无轴承永磁同步电机径向位置神经网络自适应逆控制器构造方法
Jiang et al. Friction-compensation and extended state observer based model predictive control for PMSM servo systems
Federici et al. Tiny reservoir computing for extreme learning of motor control
Khomenko et al. Neural network-based optimal control of a DC motor positioning system
CN106774451B (zh) 基于磁编码的多圈角度控制方法及装置
CN101136575A (zh) 无刷电动机
CN108712116B (zh) 一种基于极限学习机的无刷直流电机无位置传感器控制方法
CN109687798A (zh) 混合定子磁悬浮开关磁阻电机悬浮***高阶滑模控制方法
CN108880357A (zh) 永磁同步电机的自适应非光滑电流跟踪控制方法
Yin et al. Sliding mode control for servo motors based on the differential evolution algorithm
Rashed Simulation of speed control for separately excited dc motor utilizing fuzzy logic controller
Yao et al. Online modeling for switched reluctance motors using adaptive network based fuzzy inference system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210907

Address after: 518132 1001, Chuangye building, 8-28, Central Road, Wanfeng community, Xinqiao street, Bao'an District, Shenzhen, Guangdong Province

Patentee after: Shenzhen nuobicheng Electronics Co.,Ltd.

Address before: 523000 room 315, R & D building, No. 1, Keji 9 Road, Songshanhu high tech Industrial Development Zone, Dongguan City, Guangdong Province

Patentee before: DONGGUAN NUOBIRAN INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.