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CN109936319B - 一种整定转速控制器参数的方法及装置 - Google Patents

一种整定转速控制器参数的方法及装置 Download PDF

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CN109936319B
CN109936319B CN201711363932.2A CN201711363932A CN109936319B CN 109936319 B CN109936319 B CN 109936319B CN 201711363932 A CN201711363932 A CN 201711363932A CN 109936319 B CN109936319 B CN 109936319B
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transfer function
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谢军
虞朝丰
许升
徐文冰
高山
伍嘉伟
尹泉
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Qingdao Haier Smart Technology R&D Co Ltd
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Qingdao Haier Smart Technology R&D Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种整定转速控制器参数的方法及装置,属于电机转速控制技术领域。该方法应用于采用状态观测器的电机转速矢量控制系统,包括:以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环;根据传递函数WASR(s)、传递函数M(s)和闭环传递函数G(s),以及等效估算转速环构建电机转速矢量控制系统的实际转速环;根据系统稳定性判据,获取实际转速环的稳定条件;根据稳定条件获取转速控制器参数。本方法充分考虑了状态观测器对电机转速矢量控制系统的影响,并创造性的提出等效估算转速环的概念,以消除状态观测器对电机转速矢量控制系统的影响,据此对转速控制器的参数进行整定,从而提高了电机转速矢量控制系统的稳定裕度。

Description

一种整定转速控制器参数的方法及装置
技术领域
本发明涉及电机转速控制技术领域,特别涉及一种整定转速控制器参数的方法及装置。
背景技术
在永磁同步电机的矢量控制系统中,一般会在电机上安装编码器等机械测速装置以获取准确的转速,并根据该测量得到的转速对永磁同步电机的实际转速进行控制。
机械测速装置容易受恶劣环境的影响,例如:在高温、高湿等恶劣环境下,码盘式测速装置无法有效工作。基于此,无位置传感器永磁同步电机转子速度的检测技术逐渐成熟。该检测技术通过在控制系统中引入状态观测器以获取永磁同步电机转子的估算转速,状态观测器已经改变了原矢量控制系统,仍根据原矢量控制系统的参数去整定控制器参数,导致矢量控制系统的稳定裕度小。
发明内容
本发明实施例提供了一种整定转速控制器参数的方法及装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解,下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述,也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念,以此作为后面的详细说明的序言。
根据本发明实施例的第一方面,提供了一种整定转速控制器参数的方法,应用于采用状态观测器的电机转速矢量控制系统,包括:
获取转速控制器的传递函数WASR(s);
获取电机的传递函数M(s);
获取电流环的闭环传递函数G(s);
以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环;
根据所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s),以及所述等效估算转速环构建所述电机转速矢量控制系统的实际转速环;
获取所述实际转速环的闭环传递函数Φ(s);
根据系统稳定性判据,获取所述闭环传递函数Φ(s)的稳定条件;
根据所述稳定条件获取所述转速控制器参数。
本实施例提供的整定转速控制器参数的方法,充分考虑了状态观测器对电机转速矢量控制系统的影响,并创造性的提出等效估算转速环的概念,以消除状态观测器对电机转速矢量控制系统的影响,据此对转速控制器的参数进行整定,从而提高了电机转速矢量控制系统的稳定裕度。
一种可选的实施例中,所述根据所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s),以及所述等效估算转速环构建所述电机转速矢量控制系统的实际转速环,具体为:
将所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s)作为所述实际转速环的前向通路的传递函数;
依据所述等效估算转速环获取所述等效估算转速环的传递函数N(s);
将所述传递函数N(s)作为所述实际转速环的主反馈的传递函数。
一种可选的实施例中,所述以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环,具体为:
若所述状态观测器的结构为已知结构,根据所述状态观测器中的典型环节获取所述状态观测器的滞后时间,根据所述滞后时间构建等效估算转速环;
若所述状态观测器的结构为未知结构,则控制所述实际转速为典型值,获取估算转速的响应曲线,根据所述响应曲线获取所述状态观测器的滞后时间,根据所述滞后时间构建等效估算转速环。
一种可选的实施例中,所述等效估算转速环的传递函数
Figure GDA0002616891010000021
其中,T为时间常数。
一种可选的实施例中,所述状态观测器为基于扩展反电动势的全阶滑膜观测器。
一种可选的实施例中,所述时间常数包括所述基于扩展反电动势的全阶滑膜观测器的观测滞后时间、计算滞后时间和采样滞后时间。
一种可选的实施例中,获取电流环的闭环传递函数G(s),具体为:根据典型Ⅰ系统或典型Ⅱ系统对实际电流环进行近似处理,以获取电流环的传递函数G(s)。
根据本发明实施例的第二方面,提供一种整定转速控制器参数的装置,应用于采用状态观测器的电机转速矢量控制系统,包括:
获取单元,用于获取转速控制器的传递函数WASR(s),获取电机的传递函数M(s),获取电流环的闭环传递函数G(s);
第一构建函数单元,用于以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环;
第二构建函数单元,用于根据所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s),以及所述等效估算转速环构建所述电机转速矢量控制系统的实际转速环;
稳定性判断单元,用于根据系统稳定性判据,获取所述实际转速环的闭环传递函数Φ(s)的稳定条件;
控制参数获取单元,用于根据所述稳定条件获取所述转速控制器参数。
一种可选的实施例中,所述第二构建函数单元用于构建所述电机转速矢量控制系统的实际转速环,具体为:
所述第二构建函数单元用于将所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s)作为所述实际转速环的前向通路的传递函数;
依据所述等效估算转速环获取所述等效估算转速环的传递函数N(s),将所述传递函数N(s)作为所述实际转速环的主反馈的传递函数。
一种可选的实施例中,所述第一构建函数单元用于构建等效估算转速环,具体为:
若所述状态观测器的结构为已知结构,所述第一构建函数单元用于根据所述状态观测器中的典型环节获取所述状态观测器的滞后时间,根据所述滞后时间构建等效估算转速环;
若所述状态观测器的结构为未知结构,所述第一构建函数单元用于控制所述实际转速为典型值,获取估算转速的响应曲线,根据所述响应曲线获取所述状态观测器的滞后时间,根据所述滞后时间构建等效估算转速环。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种整定转速控制器参数的流程示意图;
图2是根据一示例性实施例示出的一种获取实际转速环的流程示意图;
图3是根据一示例性实施例示出的一种实际转速环的动态结构示意图;
图4是根据一示例性实施例示出的一种整定转速控制器参数的流程示意图;
图5是根据一示例性实施例示出的一种采用基于扩展反电动势的滑模观测器的电机转速矢量控制系统的动态结构示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案,以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求,否则单独的部件和功能是可选的,并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围,以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中,各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示,这仅仅是为了方便,并且如果事实上公开了超过一个的发明,不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言,由于其与实施例公开的部分相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
根据图1至图5,说明本发明实施例的第一方面,一种整定转速控制器参数的方法,应用于采用状态观测器的电机转速矢量控制系统,如图1所示,包括以下步骤:
S101、获取转速控制器的传递函数WASR(s);
S102、获取电流环的闭环传递函数G(s);
S103、获取电机的传递函数M(s);
S104、以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环;
S105、根据传递函数WASR(s)、传递函数M(s)和闭环传递函数G(s)以及等效估算转速环构建电机控制系统的实际转速环;
S106、获取实际转速环的闭环传递函数Φ(s);
S107、根据系统稳定性判据,获取闭环传递函数Φ(s)的稳定条件;
S108、根据稳定条件获取转速控制器参数。
本实施例提供的整定转速控制器参数的方法,充分考虑了状态观测器对电机转速矢量控制系统的影响,并创造性的提出等效估算转速环的概念,以消除状态观测器对电机转速矢量控制系统的影响,据此对转速控制器的参数进行整定,从而提高了电机转速矢量控制系统的稳定裕度。
本实施例中,步骤S104、步骤S105和步骤S106这三个步骤用于获取实际转速环的闭环传递函数Φ(s);步骤S101、步骤S102和步骤S103的顺序不做限定,本实施例仅是示例性的给出一种顺序。
一种可选的实施例中,根据传递函数WASR(s)、传递函数M(s)和闭环传递函数G(s)以及等效估算转速环构建电机控制系统的实际转速环,如图2所示,具体步骤为:
S201、将传递函数WASR(s)、传递函数M(s)和闭环传递函数G(s)作为实际转速环的前向通路的传递函数;
本步骤中,并未对前向通路中的传递函数WASR(s)、传递函数M(s)和闭环传递函数G(s)的顺序做限定,优选的,实际转速环的前向通路的依次设置传递函数WASR(s)、闭环传递函数G(s)和传递函数M(s);
S202、依据等效估算转速环获取等效估算转速环的传递函数N(s);
S203、将传递函数N(s)作为实际转速环的主反馈的传递函数。
本步骤中的主反馈具体指以实际转速环的输出量为主反馈的输入量,主反馈的输出量再与实际转速环的输入量进行比较。优选的,本步骤中的主反馈为负反馈。
实际转速环的动态结构如图3所示。此时整定转速控制器参数的步骤如图4所示:
S401、获取转速控制器的传递函数WASR(s);
S402、获取电流环的闭环传递函数G(s);
S403、获取电机的传递函数M(s);
S404、以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环;
S405、将传递函数WASR(s)、传递函数M(s)和闭环传递函数G(s)作为实际转速环的前向通路的传递函数;
S406、依据等效估算转速环获取等效估算转速环的传递函数N(s);
S407、将传递函数N(s)作为实际转速环的主反馈的传递函数;
S408、获取实际转速环的闭环传递函数Φ(s);
S409、根据系统稳定性判据,获取闭环传递函数Φ(s)的稳定条件;
S410、根据稳定条件获取转速控制器参数。
一种可选的实施例中,以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环,具体为:
若状态观测器的结构为已知结构,根据状态观测器中的典型环节获取状态观测器的滞后时间,根据滞后时间构建等效估算转速环;
若状态观测器的结构为未知结构,则控制实际转速为典型值,获取估算转速的响应曲线,根据响应曲线获取状态观测器的滞后时间,根据滞后时间构建等效估算转速环。
本实施例中根据滞后时间构建等效估算转速环,具体实施方式为:以滞后时间为时间常数,构建具有延迟效果的等效估算转速环。
状态观测器中的典型环节包括但不限于:比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节、振荡环节和纯滞后环节。其中,会产生滞后的环节包括:积分环节、惯性环节、震荡环节和纯滞后环节,根据以上产生滞后的环节获取状态观测器的滞后时间,并以滞后时间作为时间常数,构件具有延迟效果的等效估算环节。
本实施例中,控制实际转速为典型值,具体为:控制实际转速输出阶跃变化,或控制实际转速输出脉冲变化。实际转速阶跃变化时,获取估算转速的响应曲线,根据响应曲线获取状态观测器的滞后时间;或实际转速脉冲变化时,获取估算转速的响应曲线,根据响应去向获取状态观测器的滞后时间。以滞后时间为时间常数,构件具有延迟效果的等效估算环节。
在本实施例中,先分析状态观测器对电机转速矢量控制系统的影响,再利用等效估算转速环针对性的消除这些影响,并根据改造后的系统参数获取速度控制器的参数,提高电机转速矢量控制系统的稳定裕度。
在获取状态观测器的滞后时间的基础上,一种可选的实施例中,等效估算转速环的传递函数
Figure GDA0002616891010000071
其中,参数T为时间常数。
将状态观测器的滞后时间作为时间常数T,代入传递函数
Figure GDA0002616891010000072
中,即可得到等效估算转速环。本实施例中采用的等效估算转速环结构清晰,实用性强。
一种可选的实施例中,状态观测器为基于扩展反电动势的全阶滑膜观测器。
为了更好的说明本实施例,首先以永磁同步电机为例,介绍扩展反电动势。永磁同步电机基于同步旋转d-q坐标系下定子电压方程为:
Figure GDA0002616891010000073
Figure GDA0002616891010000074
式中,ud、uq,id、iq,Ld、Lq分别为电机d轴和q轴电压,电流和电感;
Figure GDA0002616891010000075
分别为电机d轴和q轴磁链;
Figure GDA0002616891010000076
为永磁体磁链;ωe为转子旋转电角速度。
为便于扩展反电动势法分析,将式(1)变换到α-β静止坐标系下,可得:
Figure GDA0002616891010000077
Figure GDA0002616891010000081
式中:θe为转子电角度,p为微分算子,
Figure GDA0002616891010000082
定义
Figure GDA0002616891010000088
为扩展反电动势。
将公式(1)改写为:
Figure GDA0002616891010000083
将式(4)变换到α-β静止坐标系下,可得:
Figure GDA0002616891010000084
从式(5)中可以看出,转子位置信息只体现在扩展反电动势中。
基于扩展反电动势,以下说明全阶滑膜观测器。
由式(5)可得永磁同步电机的电流状态方程为:
Figure GDA0002616891010000085
式中:eα=-Eextsinθe,eβ=Eextcosθe
一般情况下,电机的机械时间常数远大于电气时间常数,所以在一个PWM控制周期内,可认为电机的电角速度恒定不变,即
Figure GDA0002616891010000089
在此基础上对α-β静止坐标系下的扩展反电动势进行求导可得:
Figure GDA0002616891010000086
由式(6)、(7)可以得到在α-β静止坐标系下以定子电流和扩展反电动势为状态变量的永磁同步电机的全阶状态方程,如下:
Figure GDA0002616891010000087
基于式(8)所示的全阶状态方程构建如下全阶滑模观测器:
Figure GDA0002616891010000091
其中“^”表示估算值,a、b为观测器增益。基于扩展反电动势的滑模观测器的动态结构如图5所示。其中,IPMSM为永磁同步电机。
基于扩展反电动势的滑模观测器的李雅普诺夫稳定性分析以及扩展反电动势的观测误差的状态方程及其特征方程,其自然振荡角频率ωn和阻尼比ξ分别表示为:
Figure GDA0002616891010000092
Figure GDA0002616891010000093
调节观测器的增益使ξ∈(0.4,0.8)可以使得系统获得较好的动态性能,再结合条件增益参数远远大于转速来设计观测器增益。
在永磁同步电机的中高速应用中,基于扩展反电动势的滑膜观测器的方法由于其算法易于实现、鲁棒性强等特点成为如今使用的主流算法之一。
采用滑膜观测器作为状态观测器,那么等效估算转速环的传递函数
Figure GDA0002616891010000094
中的时间常数T为基于扩展反电动势的滑膜观测器的总滞后时间。
一种可选的实施例中,总滞后时间包括:观测滞后时间、计算滞后时间和采样滞后时间。
其中,关于观测滞后时间,需要说明的是:
基于扩展反电动势的滑膜观测器的模型中包括通过实际扩展反电动势获取估算反电动势环节。当全阶滑膜观测器处于稳定状态时,估算转速趋近于实际转速,估算扩展反电动势与实际扩展反电动势之间的关系通过一个二阶滤波器进行等效,滤波参数与观测器增益参数和转速相关。当观测器增益参数远远大于转速时,滤波参数只与观测器增益参数有关,此时估算扩展反电动势和实际扩展反电动势之间的关系通过一个一阶低通滤波器进行等效。估算扩展反电动势的过程所产生的滞后即为观测滞后时间,与一阶低通滤波器的时间常数相等。
关于计算滞后时间,需要说明的是:
如图5所示,基于扩展反电动势的滑膜观测器得到的转速在输出前,还要经过一个一阶低通滤波器(LPF),以滤除转速中高频噪声得到估算转速,在经过一阶低通滤波器的环节中,也会产生一个滞后时间,该滞后时间与滑膜观测器中的一阶低通滤波器的时间常数相等。该滞后时间即为计算滞后时间。
关于采样滞后时间,需要说明的是:
将观测器的计算周期设置为与电流环调节周期相同,电流采样周期设置与电流环调节周期相同,速度调节环周期设置为电流环调节周期的整数倍。速度调节环周期即为速度控制器的调节周期。观测器的采样滞后时间存在两种情况:(1)速度调节器进行计算时,反馈转速为当前时刻观测的输出结果;(2)速度调节器进行计算时,反馈转速为上一计算周期观测器输出结果。
基于上述观测滞后时间、计算滞后时间和采样滞后时间,一种优选的实施例中,设置等效估算转速环的传递函数为
Figure GDA0002616891010000101
其中,T为滑膜观测器的总滞后时间,包括:观测滞后时间、计算滞后时间和采样滞后时间。
一种可选的实施例中,转速控制器为PI控制器,PI控制器的传递函数为:
Figure GDA0002616891010000102
一种可选的实施例中,获取电流环的闭环传递函数G(s),具体为:根据典型Ⅰ系统或典型Ⅱ系统对实际电流环进行近似处理,以获取电流环的传递函数G(s)。
典型Ⅰ系统表示系统开环传递函数的极点位于坐标原点的个数为1;典型Ⅱ系统表示系统开环传递函数的极点位于坐标原点的个数为2。典型Ⅰ系统超调小,跟随性好,但抗扰性能差。典型Ⅱ系统跟随性能稍差,但抗扰性能好。
在状态观测器为滑膜观测器的情况下,按照典型Ⅰ型系统设计的电流环采用降阶近似处理的方法可以等效为一个一阶惯性环节,其闭环传递函数可表示为:
Figure GDA0002616891010000111
其中T为电流环等效滞后时间,这个滞后时间是由于实际离散系统中的装载延时与逆变器输出延时两者叠加产生,在载波下溢点进行采样,装载延时与逆变器的开关周期相等,逆变器输出延时等效为0.5个PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调整)开关周期,所以电流环等效滞后时间为1.5个逆变器开关周期。
永磁同步电机的传递函数
Figure GDA0002616891010000112
其中,KT为转矩常数,J为转动惯量。
根据图3,可得电机转速矢量控制系统的实际转速环的闭环传递函数为:
Figure GDA0002616891010000113
其中:
Figure GDA0002616891010000114
电机转速矢量控制系统的实际转速环的闭环传递函数的特征方程为:
nTTs4+Jτn(T+T)s3+Jτns2+9.55KTkpnτns+9.55KTkpn=0
由于T中包含低通滤波器的时间常数,所以T>>T,因此T+T≈T,上述特征方程近似为:
nTTs4+JτnTs3+Jτns2+9.55KTkpnτns+9.55KTkpn=0
一种可选的实施例中,稳定性判据为劳斯判据、根轨迹法、奈氏判据、或李亚普诺夫稳定性。
其中,以劳斯判据为例,求得该闭环传递函数的稳定条件为:
Figure GDA0002616891010000115
根据本发明实施例的第二方面,提供一种整定转速控制器参数的装置,应用于采用状态观测器的电机转速矢量控制系统,包括:
获取单元,用于获取转速控制器的传递函数WASR(s),获取电机的传递函数M(s),获取电流环的闭环传递函数G(s);
第一构建函数单元,用于以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环;
第二构建函数单元,用于根据传递函数WASR(s)、传递函数M(s)和闭环传递函数G(s),以及等效估算转速环构建电机转速矢量控制系统的实际转速环;
稳定性判断单元,用于根据系统稳定性判据,获取实际转速环的闭环传递函数Φ(s)的稳定条件;
控制参数获取单元,用于根据稳定条件获取转速控制器参数。
一种可选的实施例中,第二构建函数单元用于构建电机转速矢量控制系统的实际转速环,具体为:
第二构建函数单元用于将传递函数WASR(s)、传递函数M(s)和闭环传递函数G(s)作为实际转速环的前向通路的传递函数;
依据等效估算转速环获取等效估算转速环的传递函数N(s),将传递函数N(s)作为实际转速环的主反馈的传递函数。
一种可选的实施例中,第一构建函数单元用于构建等效估算转速环,具体为:
若状态观测器的结构为已知结构,第一构建函数单元用于根据状态观测器中的典型环节获取状态观测器的滞后时间,根据滞后时间构建等效估算转速环;
若状态观测器的结构为未知结构,第一构建函数单元用于控制实际转速为典型值,获取估算转速的响应曲线,根据响应曲线获取状态观测器的滞后时间,根据滞后时间构建等效估算转速环。
应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种整定转速控制器参数的方法,应用于采用状态观测器的电机转速矢量控制系统,其特征在于,包括:
获取转速控制器的传递函数WASR(s);
获取电机的传递函数M(s);
获取电流环的闭环传递函数G(s);
以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环;
根据所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s),以及所述等效估算转速环构建所述电机转速矢量控制系统的实际转速环;
获取所述实际转速环的闭环传递函数Φ(s);
根据系统稳定性判据,获取所述闭环传递函数Φ(s)的稳定条件;
根据所述稳定条件获取所述转速控制器参数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s),以及所述等效估算转速环构建所述电机转速矢量控制系统的实际转速环,具体为:
将所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s)作为所述实际转速环的前向通路的传递函数;
依据所述等效估算转速环获取所述等效估算转速环的传递函数N(s);
将所述传递函数N(s)作为所述实际转速环的主反馈的传递函数。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环,具体为:
若所述状态观测器的结构为已知结构,根据所述状态观测器中的典型环节获取所述状态观测器的滞后时间,根据所述滞后时间构建等效估算转速环;
若所述状态观测器的结构为未知结构,则控制所述实际转速为典型值,获取估算转速的响应曲线,根据所述响应曲线获取所述状态观测器的滞后时间,根据所述滞后时间构建等效估算转速环。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述等效估算转速环的传递函数
Figure FDA0002616889000000021
其中,T为时间常数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述状态观测器为基于扩展反电动势的全阶滑膜观测器。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述时间常数包括所述基于扩展反电动势的全阶滑膜观测器的观测滞后时间、计算滞后时间和采样滞后时间。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取电流环的闭环传递函数G(s),具体为:根据典型Ⅰ系统或典型Ⅱ系统对实际电流环进行近似处理,以获取电流环的传递函数G(s)。
8.一种整定转速控制器参数的装置,应用于采用状态观测器的电机转速矢量控制系统,其特征在于,包括:
获取单元,用于获取转速控制器的传递函数WASR(s),获取电机的传递函数M(s),获取电流环的闭环传递函数G(s);
第一构建函数单元,用于以电机的实际转速为输入变量,以状态观测器的估算转速为输出变量构建等效估算转速环;
第二构建函数单元,用于根据所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s),以及所述等效估算转速环构建所述电机转速矢量控制系统的实际转速环;
稳定性判断单元,用于根据系统稳定性判据,获取所述实际转速环的闭环传递函数Φ(s)的稳定条件;
控制参数获取单元,用于根据所述稳定条件获取所述转速控制器参数。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第二构建函数单元用于构建所述电机转速矢量控制系统的实际转速环,具体为:
所述第二构建函数单元用于将所述传递函数WASR(s)、所述传递函数M(s)和所述闭环传递函数G(s)作为所述实际转速环的前向通路的传递函数;
依据所述等效估算转速环获取等效估算转速环的传递函数N(s),将所述传递函数N(s)作为所述实际转速环的主反馈的传递函数。
10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第一构建函数单元用于构建等效估算转速环,具体为:
若所述状态观测器的结构为已知结构,所述第一构建函数单元用于根据所述状态观测器中的典型环节获取所述状态观测器的滞后时间,根据所述滞后时间构建等效估算转速环;
若所述状态观测器的结构为未知结构,所述第一构建函数单元用于控制所述实际转速为典型值,获取估算转速的响应曲线,根据所述响应曲线获取所述状态观测器的滞后时间,根据所述滞后时间构建等效估算转速环。
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