專利名稱：基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)動(dòng)/穩(wěn)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)速度傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)技術(shù)，尤其涉及一種基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)動(dòng)/穩(wěn)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法。
背景技術(shù)：
在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中，由于模型參考自適應(yīng)方法(也叫MRAS方法)原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)且穩(wěn)定性好，在無(wú)速度傳感器交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。在基于MRAS方法的無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)參數(shù)的識(shí)別可分為動(dòng)態(tài)階段和穩(wěn)態(tài)階段兩個(gè)部分。許多在線估計(jì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的方法，本身就顯式或隱含地要求電動(dòng)機(jī)處于動(dòng)態(tài)過程中。在實(shí)際運(yùn)行中，電動(dòng)機(jī)磁通通常是長(zhǎng)時(shí)間處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的，而獲取穩(wěn)態(tài)階段的電動(dòng)機(jī)參數(shù)較為困難。如參考文獻(xiàn)凌強(qiáng)，徐文立等“關(guān)于感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速觀測(cè)和轉(zhuǎn)子電阻辨識(shí)的研究”，[J]·中國(guó)電動(dòng)機(jī)工程學(xué)報(bào)，2001，21(9) :61，該文獻(xiàn)說明了當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子電阻存在著耦合，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速觀測(cè)與轉(zhuǎn)子電阻辨識(shí)無(wú)法同時(shí)進(jìn)行。采用轉(zhuǎn)速辨識(shí)的同時(shí)辨識(shí)轉(zhuǎn)子電阻，事實(shí)上都是基于“電動(dòng)機(jī)運(yùn)行處于動(dòng)態(tài)階段中”這個(gè)條件，盡管有時(shí)沒有被顯式地指出。之所以獲取穩(wěn)態(tài)階段的電動(dòng)機(jī)參數(shù)較為困難，主要有以下原因當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于穩(wěn)態(tài)階段時(shí)，速度推算誤差和轉(zhuǎn)子電阻推算誤差處于耦合狀態(tài)，故不能進(jìn)行獨(dú)立的控制。如馮垛生教授的專著《無(wú)速度傳感器矢量控制原理與實(shí)踐》(第2版，機(jī)械工業(yè)出版社)在Ρ18Γ189中采用了“注入電流法”。該方法通常在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的勵(lì)磁電流上疊加低頻交流分量，以滿足“充分激勵(lì)”的條件。所疊加的交流成分，其幅值一般取額定電流的50%，頻率為I 3Hz。這樣，就可解除穩(wěn)態(tài)下轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子電阻推算的耦合狀態(tài)，在轉(zhuǎn)速估算的同時(shí)在線辨識(shí)轉(zhuǎn)子電阻。但采用上述方法存在著如下兩個(gè)方面的問題如果電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率與注入電流頻率(I 3Hz)相同或很接近，不僅不能滿足“充分激勵(lì)”條件，反而會(huì)因?yàn)樽⑷腚娏髅}動(dòng)分量，將帶來(lái)更多的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。因此，在“運(yùn)行頻率與注入電流頻率相同或很接近”的情況下，該方法是不能使用的；即使是該方法能夠解決“運(yùn)行頻率與注入電流頻率相同或很接近”的問題，由于需要增加相應(yīng)的注入電流設(shè)備，既增加了故障源，也使工業(yè)應(yīng)用本身結(jié)構(gòu)變復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。
其次，在采用MRAS方法辨識(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電阻時(shí)，存在辨識(shí)精度方面的問題當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于低速條件下時(shí)，對(duì)其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電阻的辨識(shí)是一個(gè)難點(diǎn)，也是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速估計(jì)的精確度對(duì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的模型參數(shù)誤差相當(dāng)敏感，在MRAS方法中，參考模型通常采用電壓模型作為標(biāo)準(zhǔn)模型，而電壓模型中含有定子電阻，在運(yùn)行過程中，電動(dòng)機(jī)溫度、頻率的變化將使電壓模型中的定子電阻也隨之變化，這樣就會(huì)給電壓模型帶來(lái)誤差，特別是低速和接近于零速的情況下，測(cè)量誤差甚至?xí)蜎]反電動(dòng)勢(shì)，將造成轉(zhuǎn)速和暫態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)子電阻估計(jì)精度大大降低，使電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)的運(yùn)行性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)動(dòng)/穩(wěn)態(tài)階段參數(shù)的辨識(shí)方法。下面針對(duì)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)階段和穩(wěn)態(tài)階段兩種情況下的參數(shù)辨識(shí)過程進(jìn)行介紹
首先，針對(duì)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)階段的參數(shù)辨識(shí)，本發(fā)明提出了一種基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法。它與現(xiàn)有技術(shù)的共同點(diǎn)是仍然采用常規(guī)的MRAS方法來(lái)對(duì)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，即該方法仍然包括以下的基本步驟1)確定轉(zhuǎn)速參考模型、電阻參考模型、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模型和電阻調(diào)節(jié)模型；2)采用P I自適應(yīng)律對(duì)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)階段的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電阻進(jìn)行識(shí)別；3)根據(jù)識(shí)別出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電阻對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)將識(shí)別出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電阻作為對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模型和電阻調(diào)節(jié)模型的修正參數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模型和電阻調(diào)節(jié)模型進(jìn)行修正。該方法與現(xiàn)有技術(shù)的不同點(diǎn)在于在步驟1)、2)、3)運(yùn)行的同時(shí)，采用定子電阻T-S模糊觀測(cè)器獲取定子電阻實(shí)測(cè)值，根據(jù)定子電阻實(shí)測(cè)值對(duì)轉(zhuǎn)速參考模型和電阻參考模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正。具體方法為
對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行識(shí)別時(shí)，步驟2)采用如下公式得出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速
權(quán)利要求
1.一種基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法，包括1)確定轉(zhuǎn)速參考模型、電阻參考模型、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模型和電阻調(diào)節(jié)模型；2)采用P I自適應(yīng)律對(duì)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)階段的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電阻進(jìn)行識(shí)別；3)根據(jù)識(shí)別出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電阻對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制；同時(shí)將識(shí)別出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電阻作為對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模型和電阻調(diào)節(jié)模型的修正參數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模型和電阻調(diào)節(jié)模型進(jìn)行修正； 其特征在于在步驟1)、2)、3)運(yùn)行的同時(shí)，采用定子電阻T-S模糊觀測(cè)器獲取定子電阻的實(shí)測(cè)值，根據(jù)定子電阻實(shí)測(cè)值對(duì)轉(zhuǎn)速參考模型和電阻參考模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；具體方法為 對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行識(shí)別時(shí)，步驟2)采用如下公式得出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于所述的的表達(dá)式為 的《 的表達(dá)式為
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于所述定子電阻T-S模糊觀測(cè)器，采用如下方法制作1)獲取多組定子電流、頻率和定子電阻變化值的數(shù)據(jù)，形成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)；2)采用遺傳算法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行處理，獲得模糊估計(jì)規(guī)則和調(diào)整模糊變量隸屬函數(shù)；3)定子電阻T-S模糊觀測(cè)器具備泛化能力后，即可用于定子電阻實(shí)測(cè)值的獲取。
4.一種基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于對(duì)穩(wěn)態(tài)階段轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行識(shí)別的方法為1)確定轉(zhuǎn)速參考模型和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模型；2)采用P I自適應(yīng)律對(duì)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)階段的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行識(shí)別；3)根據(jù)識(shí)別出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，結(jié)合后續(xù)方法中識(shí)別出的轉(zhuǎn)子電阻對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)將識(shí)別出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模型的修正參數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模型進(jìn)行修正； 其特征在于在步驟1)、2)、3)運(yùn)行的同時(shí)，采用定子電阻T-S模糊觀測(cè)器獲取定子電阻實(shí)測(cè)值，根據(jù)定子電阻實(shí)測(cè)值對(duì)轉(zhuǎn)速參考模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；具體方法為 對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行識(shí)別時(shí)，步驟2)采用如下公式得出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于所述的、Wrp的表達(dá)式為的表達(dá)式為L(zhǎng) ψP ψ“ωτΨ Ρ ψτρ 的表達(dá)式為PWipi 二 Y ^ 穿 + ω·ψ^ 其中，P為微分算子；&為互感；冥為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，T1 =LrIM1 , 4為轉(zhuǎn)子電感，K為轉(zhuǎn)子電阻W分別為 -聲坐標(biāo)中的兩相定子電流；、Ψ_分別為由調(diào)節(jié)模型得到的轉(zhuǎn)子磁鏈在 '-多坐標(biāo)中的兩個(gè)分量為轉(zhuǎn)子角頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于所述定子電阻T-S模糊觀測(cè)器，采用如下方法制作1)獲取多組定子電流、頻率和定子電阻變化值的數(shù)據(jù)，形成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)；2)采用遺傳算法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行處理，獲得模糊估計(jì)規(guī)則和調(diào)整模糊變量隸屬函數(shù)；3)定子電阻T-S模糊觀測(cè)器具備泛化能力后，即可用于定子電阻實(shí)測(cè)值的獲取。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于定子電阻觀測(cè)器的電動(dòng)機(jī)動(dòng)/穩(wěn)態(tài)階段參數(shù)辨識(shí)方法，對(duì)于電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)階段的參數(shù)識(shí)別，在仍然采用現(xiàn)有的MRAS方法基礎(chǔ)上，引入定子電阻T-S模糊觀測(cè)器獲取定子電阻的實(shí)測(cè)值，根據(jù)定子電阻實(shí)測(cè)值對(duì)轉(zhuǎn)速參考模型和電阻參考模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；對(duì)于穩(wěn)態(tài)階段的參數(shù)識(shí)別，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的識(shí)別方法采用與動(dòng)態(tài)階段相同的“MRAS方法+定子電阻T-S模糊觀測(cè)器”，轉(zhuǎn)子電阻的識(shí)別方法采用簡(jiǎn)單的換算獲??；本發(fā)明的有益技術(shù)效果是解決了參考模型不精確的問題，使電動(dòng)機(jī)的低速運(yùn)行性能得到改善；避免了采用注入電流法，省去了注入電流設(shè)備，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，以及引入轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等一系列問題。
文檔編號(hào)H02P21/14GK102624320SQ20121006501
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者徐凱, 徐文軒, 徐果薇, 許強(qiáng) 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)