基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法，它包括以下步骤：1)根据永磁同步电机的实际物理模型，构造基于二维模糊控制器的模型参考自适应系统；2)根据实际模型和参考模型分别计算在相应输入下的直轴和交轴电流，并根据误差计算公式得到电流误差变量e(t)；3)将e(t)的变化范围定义为电流误差变量脉动带e(t)band，e(t)的变化率为de(t)/dt，通过二维模糊控制器的输入比例因子Ke和Kc作用后，将e(t)band和de(t)/dt送入二维模糊控制器；4)根据二维模糊规则得到二维模糊控制器输出；5)二维模糊控制器的输出通过输出比例因子Ku作用后，估算转速的变化率；6)对得到的估算转速的变化率进行离散积分即可得到估算转速值。本发明可以广泛应用于无位置传感器电机控制领域中。
【专利说明】基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电机控制方法，特别是关于一种基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法。
【背景技术】
[0002]模型参考自适应系统由于结构简单，易于实现，因而在无速度传感器永磁同步电机控制中被广泛采用。目前，在传统的模型参考自适应系统中，采用PI(比例积分)控制器应用于恒定负载工况时通常能得到很好的控制性能，但是在脉动的压缩机负载工况时，恒定单一的PI控制器却不能很好地满足控制性能的要求。原因是在采用模型参考自适应的永磁同步电机驱动压缩机系统中，估算的转子转速脉动情况在很大程度上受到模型参考自适应系统中PI参数的影响，进而造成估算的转子位置与实际的转子位置之间存在误差，导致在前馈补偿控制时得不到精确的转子位置信息，进而影响前馈补偿控制的性能。因此在实际的控制中，当采用永磁同步电机驱动脉动负载时需要根据实际的运行转速和负载状况来相应地调节模型参考自适应系统中的PI参数，往往造成一定程度上的不便。
[0003]在传统的模型参考自适应系统中，电流偏差的PI参数问题以及参数敏感性问题往往会影响整个控制系统的性能，而且基于传统的模型参考自适应系统仅适用于恒定负载工况，且转子位置角精度有待进一步提高。随着模糊控制技术的发展，二维模糊控制器在处理非精确模型、非线性系统以及带未知参数的时变系统时存在一定的优势，而且结构简单、易于实现，因而将模糊控制方法应用于永磁同步电机驱动系统的研究已经成为了近年来的一个研究热点。同时，基于一维模糊控制的模型参考自适应系统仅适用于脉动负载工况，且转子位置角的精度有待进一步提高。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法，其特征在于该方法包括如下步骤:1)根据永磁同步电机的实际物理模型，参照传统的模型参考自适应系统，构造基于二维模糊控制的模型参考自适应系统；2)根据永磁同步电机的实际模型和所述步骤I)构造的参考模型，分别计算在相应输入下的直轴和交轴电流，并根据下述误差公式计算得到实际模型和参考模型之间的电流误差变量e(t):
[0006]
【权利要求】
1.一种基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法，其特征在于该方法包括如下步骤: 1)根据永磁同步电机的实际物理模型，参照传统的模型参考自适应系统，构造基于二维模糊控制的模型参考自适应系统； 2)根据永磁同步电机的实际模型和所述步骤I)构造的参考模型，分别计算在相应输入下的直轴和交轴电流，并根据下述误差公式计算得到实际模型和参考模型之间的电流误差变量e(t):
2.如权利要求1所述的基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法，其特征在于:所述步骤3)中，通过二维模糊控制器的输入比例因子Ke和K。的作用将模糊集论域限定在[_6，+6]之间。
3.如权利要求1或2所述的基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法，其特征在于:所述步骤3)中，二维模糊控制器输入比例因子Ke的作用是指: 当e(t)band不经过输入比例因子Ke的作用或当Ke= I时，e(t)band的有效范围与模糊集论域相同，为[_6，+6]，而超出的部分会被强行限制在[-6，+6]之间，则此时二维模糊控制器对6(0^(1在[-6，+6]之间的值敏感，而对超出部分的值则显得不敏感； 当Ke〈l时，e(t)band的有效范围变为[-6/Ke，+6/Ke]，且其范围随着Ke的减小而不断增大，即二维模糊控制器对e(t)band的作用范围增大，亦可描述为对e(t)band的控制作用随着Ke的减小而不断削弱； 当Ke>l时，e(t)band的有效范围仍为[-6/X，+6/Ke]，但其范围随着Ke的增大而不断减小，二维模糊控制器对e (t)band的控制作用随着Ke的增大不断增强。
4.如权利要求1或2所述的基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法，其特征在于:所述步骤3)中，二维模糊控制器输入比例因子K。的作用是指: 当de(t)/dt不经过输入比例因子K。的作用或当K。= I时，de(t)/dt的有效范围与模糊集论域相同，为[_6，+6]，而超出的部分被强行限制在[-6，+6]之间，则此时二维模糊控制器对de(t)/dt在[-6，+6]之间的值敏感，而对超出部分的值则显得不敏感； 当Ke〈l时，de( t)/dt的有效范围变为[_6/Ke，+6/K。]，其范围随着K。的减小而不断增大，二维模糊控制器对de(t)/dt的作用范围增大，即对de(t)/dt的控制作用随着K。的减小而不断削弱； 当Ke>l时，de(t)/dt的有效范围仍表示为[_6/Ke，+6/K。]，但其范围随着K。的增大而不断减小，二维模糊控制器对de(t)/dt的控制作用不断增强。
5.如权利要求1或2所述的基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法，其特征在于:所述步骤5)中，二维模糊控制器输出比例因子Ku的作用是指: 当二维模糊控制器的输出u(t)不经过输出比例因子Ku作用或当Ku = I时，二维模糊控制器的输出u(t)与估算的转速的变化率相同； 当Ku〈l时，二维模糊控制器的输出u(t)的作用被削弱后估算转速的变化率； 当KU>1时，二维模糊控制器的输出u(t)的作用被加强后估算转速的变化率，且Ku越大，估算量越大，随着Ku的增大，对整个控制系统的动态性能的改善作用越大，但当Ku过大时，容易出现PI参数振荡，继而引起整个控制系统的不稳定。
6.如权利要求3或4所述的基于二维模糊控制的模型参考自适应系统参数自整定方法，其特征在于:所述步骤5)中，二维模糊控制器输出比例因子Ku的作用是指: 当二维模糊控制器的输出u(t)不经过输出比例因子Ku作用或当Ku = I时，二维模糊控制器的输出u(t)与估算的转速的变化率相同； 当Ku〈l时，二维模糊控制器的输出u(t)的作用被削弱后估算转速的变化率； 当KU>1时，二维模糊控制器的输出u(t)的作用被加强后估算转速的变化率，且Ku越大，估算量越大，随着Ku的增大，对整个控制系统的动态性能的改善作用越大，但当Ku过大时，容易出现PI参数振荡，继而引起整个控制系统的不稳定。
【文档编号】H02P21/14GK103986400SQ201410238471
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】肖曦, 史宇超, 孙凯, 郑泽东, 丁有爽, 李永东, 黄立培 申请人:清华大学