088] 图3是本发明所述的异步电机无传感器预测转矩控制系统的滑模补偿优化模块 的模型参考自适应观测器的结构及工作流程图；
[0089] 图4是本发明所述的异步电机无传感器预测转矩控制系统在高速情况下突加 100 %负载时的实验数据图；
[0090] 图5是本发明所述的异步电机无传感器预测转矩控制系统在低速情况下加20% 负载时的实验数据图；
[0091] 图6是本发明所述的异步电机无传感器预测转矩控制系统在低速情况下加50% 负载时的实验数据图；
[0092] 图7是本发明所述的异步电机无传感器预测转矩控制系统在低速情况下加100% 负载时的实验数据图；
[0093]图8是本发明所述的异步电机无传感器预测转矩控制系统的使用示意图。
[0094] 标号说明：
[0095]PI控制器1;模型参考自适应观测器2;优化模块3;转矩和磁链预测模块4;逆 变器5 ;异步电机6 ;参考模块2-1 ;可调模块2-2 ;转子磁链偏差计算模块2-3 ;PI控制器 2-4 ;基础参考模块2-1-1 ;第三PI控制器2-1-3 ;滑模补偿模块2-1-2 ;滑模补偿优化模块 2-1-2'。
【具体实施方式】
[0096]下面结合说明书附图1-8对本发明的技术方案进行详细说明。
[0097] 实施例一
[0098] 如图1-2所示，本发明所述的一种异步电机无传感器预测转矩控制系统，包括第 一PI控制器1、模型参考自适应观测器2、优化模块3 ;第一PI控制器1、优化模块3和模型 参考自适应观测器2两两间相互连接；所述异步电机无传感器预测转矩控制系统使用时连 接逆变器5,逆变器5连接异步电机6 ;
[0099] 所述模型参考自适应观测器2,用于将由逆变器5输出端获得的定子电压vs和定 子电流、通过公式1-4计算出观测速度& ;该模型参考自适应观测器2包括参考模块2-1、 可调模块2-2、转子磁链偏差计算模块2-3和第二PI控制器2-4,参考模块2-1、可调模块 2-2分别连接到转子磁链偏差计算模块2-3,转子磁链偏差计算模块2-3通过第二PI控制 器2-4连接到可调模块2-2 ;所述参考模块2-1包括基础参考模块2-1-1，基础参考模块 2-1-1从逆变器5输出端获得的定子电压vs和定子电流i3通过公式1计算出定子观测磁 链A和转子观测磁链€ ,并将转子观测磁链€输送给转子磁链偏差计算模块2-3,将定子 观测磁链穴和转子观测磁链仏输送给优化模块3;所述可调模块2-2,用于将分别由逆变 器5输出端、第二PI控制器2-4获得的定子电流和观测速度A通过公式2计算出转子观测 磁链?^，并将转子观测磁链输送给转子磁链偏差计算模块2-3;所述转子磁链偏差计 算模块2-3,用于将分别由参考模块2-1、可调模块2-2获得的转子观测磁链仏、转子观测 磁链通过公式3计算出转子磁链偏差量e，并将转子磁链偏差量e输送到第二PI控制 器2-4;所述第二PI控制器2-4与第一PI控制器1连接，用于将由转子磁链偏差计算模块 2-3获得的转子磁链偏差量e通过公式4计算出观测速度并将观测速度沿分别输送给 可调模块2-2和第一PI控制器1;
[0100] 所述第一PI控制器1，用于获得参考速度与观测速度；的差值计算出参考转 矩T%并将参考转矩f输送给优化模块3;
[0101] 所述优化模块3,用于将获得的定子参考磁链lk:ll、由第一PI控制器1获得的参考 转矩T#和由模型参考自适应观测器2获得的观测速度沿、转子观测磁链A和定子观测磁链 A，通过以下公式6计算出评价函数的成本值&，获得&最小值时的参考电压向量vs*，并 将其转换为对应的开关量Sa，b，。作为控制信号控制逆变器5输出最优电压值给异步电机6;[0102] 以上使用的公式如下：
[0108] 其中，A和 < 分别表不定子观测磁链和转子观测磁链，Rs为定子电阻，LL 为互感、定子电感和转子电感，〇 = (LsL_Lm2)/LsI^为漏感系数，vs为定子电压，isS定子电 流。表示这个转子观测磁链是通过异步电机电流模型计算得到的。e是转 子磁链偏差量。观测速度6是整个模型参考自适应系统的可调变量。&和1^是？1控制器 的比例积分增益。&是评价函数的成本值。下标j代表的是当前电压向量的序号（对于两 级三相型电压源逆变器，有7种不同的电压向量，故j= (0…6)，^和X2分别是转矩差 和定子磁链差在评价函数中的权值）。
[0109] 所述参考模块2-1还包括内含第三PI控制器2-1-3的滑模补偿模块2-1-2,第三 PI控制器2-1-3利用自身可调的比例增益的Kkp和积分增益{(^通过公式5计算出滑模增 益K，将滑模增益K用于滑模补偿模块2-1-2,将公式1矫正为公式1'，计算获得修正后的转 子观测磁链A和定子观测磁链穴，公式5、公式1'如下，
[0112] 其中，sgnft-〇为符号开关函数，Kkp是滑模增益的PI比例增益，的积分 增益。
[0113] 所述异步电机无传感器预测转矩控制系统还包括连接于模型参考自适应观测器2 和优化模块3之间的转矩和磁链预测模块4,所述模型参考自适应观测器2的第二PI控制 器2-4将观测速度A、定子观测磁链R和转子观测磁链 < 输送给转矩和磁链预测模块4 ; 所述转矩和磁链预测模块4,用于将由逆变器5输出端获得的定子电流、和由模型参考自 适应观测器2获得的观测速度々、定子观测磁链灸和转子观测磁链 < 预测出下一时刻的 定子磁链< 和下一时刻的转矩f,并将€和：f'输送给优化模块3。
[0114] 所述的异步电机无传感器预测转矩控制系统的控制方法，包括以下步骤，
[0115] 1)获得观测速度S步骤：模型参考自适应观测器2采集逆变器5输出端的定子电 压vs和定子电流is，将定子电压vs和定子电流i3输送到参考模块2-1，将定子电流is输送 到可调模块2-2 ;参考模块2-1的基础参考模块2-1-1通过公式1计算出定子观测磁链穴 和转子观测磁链仏，并将转子观测磁链€输送给转子磁链偏差计算模块2-3,将定子观测 磁链A和转子观测磁链之输送给优化模块3 ;可调模块2-2将采集的定子电流^和由第二 PI控制器2-4获得的观测速度^通过公式2计算出转子观测磁链，并将转子观测磁链 输送给转子磁链偏差计算模块2-3 ;转子磁链偏差计算模块2-3将分别由参考模块2-1、 可调模块2-2获得的转子观测磁链<、转子观测磁链<7通过公式3计算出转子磁链偏差 量e，并将转子磁链偏差量e输送到第二PI控制器2-4;第二PI控制器2-4将由转子磁 链偏差计算模块2-3获得的转子磁链偏差量e通过公式4计算出观测速度&，并将观测速 度6分别输送给可调模块2-2和第一PI控制器1 ;
[0116] 2)获得参考转矩f步骤：第一PI控制器1获得参考速度《 #与观测速度々的差 值计算出参考转矩T%并将参考转矩f输送给优化模块3 ;
[0117] 3)最优电压值输出步骤：优化模块3将获得的定子参考磁链lk.1l、由第一PI控制器 1获得的参考转矩T#和由模型参考自适应观测器2获得的观测速度力、转子观测磁链€和 定子观测磁链穴通过以下公式6计算出评价函数的成本值&，获得&最小值时的参考电压 向量vs*，并将其转换为对应的开关量Sa，b，。作为控制信号控制逆变器5输出最优电压值给 异步电机6 ;
[0118] 以上使用的公式如下：
[0124] 其中，穴和< 分别表示定子观测磁链和转子观测磁链，Rs为定子电阻，Lm、L，L, 为互感、定子电感和转子电感，〇 = (LsL-Lm2)/LsI^为漏感系数，vs为定子电压，isS定子电 流。1；=!^/!^，^^表示这个转子观测磁链是通过异步电机电流模型计算得到的。e是转 子磁链偏差量。观测速度4是整个模型参考自适应系统的可调变量。&和1^是？1控制器 的比例积分增益。&是评价函数的成本值。下标j代表的是当前电压向量的序号（对于两 级三相型电压源逆变器，有7种不同的电压向量，故j= (0…6)，^和X2分别是转矩差 和定子磁链差在评价函数中的权值）。
[0125] 所述步骤1)中对基础参考模块2-1-1进行了滑模补偿，滑模补偿模块2-1-2内的 第三PI控制器2-1-3利用自身可调的比例增益的Kkp和积分增益K^通过公式5计算出滑 模增益K，将滑模增益K用于滑模补偿，将公式1矫正为公式1'，上述公式如下，
[0128] 其中，喂"(/:-/、）为符号开关函数，Kkp是滑模增益的PI比例增益，的积分 增益。
[0129]PI控制器的参数KkjPKki主要在仿真中进行调节。常用的PI控制器参数调节的 方法有人工调节方法、Ziegler-Nichols调节法、Cohen-Coon调节法以及PID软件调节方 法（诸如Matlab等软件工具箱）。在这些方法中，Ziegler-Nichols调节法是一种较为有 效并且被广泛使用的方法。首先，将PI控制器中的微分环节增益置零，在没有微分环节的 情况下调节比例增益Kk@到系统能够产生周期震荡输出相应。接着，将得到的比例增益值 Kkp减半，同时不断增加微分环节的增益Kki，直到取得满意的系统响应。如果记临界的比例 增益值为Kkp，记K。为产生震荡时刻的比例增益值，于此对应的临界周期P。，参考的计算表格 如下所示。
[0130]
[0131] 其步骤3)前还包括转矩和磁链预测步骤，该步骤中转矩和磁链预测模块4将由逆 变器5输出端获得的定子电流is和由模型参考自适应观测器2的第二PI控制器2-4获得 的观测速度^、定子观测磁链穴和转子观测磁链< 预测出下一时刻的定子磁链€和下一 时刻的转矩f,并将A和f输送给优化模块3 ;在步骤1)中模型参考自适应观测器2将观 测速度&、定子观测磁链 < 和转子观测磁链沁输送给转矩和磁链预测模块4。
[0132] 实施例二
[0133] 如图1、3所示，其与实施例一不同之处在于：
[0134] 所述滑模补偿模块2-1-2