1.一种基于级联滑模观测器的无速度传感器转矩控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,在dq坐标系中以定子电流为状态变量建立永磁同步电机数学模型式中,x=[id iq]T,u=[ud uq]T,
Ld、Lq分别为d、q轴的电感,ud、uq分别为d、q轴的电压,id、iq分别d、q轴的电流,ψr为转子永磁体磁链,ωe为转子电角速度,Rs为定子电阻;
步骤2,在dq坐标系中以定子电流为状态变量,设计自适应滑模观测器来实现永磁同步电机转速、转子位置及定子电阻的观测
式中, v=K1H(e),K1=k1||e||,k1>0,K1为滑模切换增益, 分别为d、q轴电流的观测值, 为定子电阻的观测值, 为转子电角速度的观测值;
步骤3,定义有效磁链ψext=ψr+(Ld-Lq)id;
步骤4,根据定义的有效磁链,在αβ坐标系中建立基于有效磁链的永磁同步电机数学模型式中,x'=[iα iβ]T,u'=[uα uβ]T,d=[ψext,α ψext,β]T,C=I, uα、uβ分别为αβ坐标系定子电压分量,iα、iβ分别为αβ坐标系定子电流分量,ψα、ψβ分别为αβ坐标系定子磁链分量;
步骤5,在αβ坐标系中设计有效磁链滑模观测器
式中, v'=K2H(e'),K2=k2I,k2>0,k2为滑模切换增益。
步骤6,根据级联滑模观测器输出的电流观测值 和有效磁链幅值 来估算电机转矩步骤7,将估算的电机转矩 与给定转矩 形成转矩闭环,从而实现永磁同步电机转矩的精确控制。
2.根据权利要求1所述基于级联滑模观测器的无速度传感器转矩控制方法,其特征在于,所述步骤2的具体过程为:步骤2.1,当设计的自适应滑模观测器全局范围渐进稳定时,步骤2.2,根据定子电流观测值 来计算定子电阻
步骤2.3,根据定子电流观测值 来计算转子速度
步骤2.4,根据转子速度 来计算位置
式中, lR,lω为待调节的参数。
3.根据权利要求1所述基于级联滑模观测器的无速度传感器转矩控制方法,其特征在于,所述步骤5的具体过程为:步骤5.1,将自适应滑模观测器观测出的转子速度 和定子电阻 输入到有效磁链滑模观测器中,形成级联滑模观测器;
步骤5.2,当设计的有效磁链滑模观测器全局范围渐进稳定时,Ed=v';
步骤5.3,根据电流观测值 来计算有效磁链 d=E-1v';
步骤5.4,根据观测出来的有效磁链 来计算有效磁链幅值
4.一种基于级联滑模观测器的无速度传感器转矩控制系统,其特征在于,包括:无速度传感器转矩控制模块,所述无速度传感器转矩控制模块包括级联滑模观测器、有效磁链幅值计算单元和电磁转矩计算单元;级联滑模观测器的输出端与有效磁链幅值计算单元的输入端连接,有效磁链幅值计算单元的输出端与电磁转矩计算单元的输入端连接;所述级联滑模观测器包括自适应滑模观测器和有效磁链滑模观测器;自适应滑模观测器与有效磁链滑模观测器连接;
其中,自适应滑模观测器,根据dq轴的电压电流信号ud、uq、id、iq,来获取转子速度信号转子位置信号 电机参数和q轴电流的观测值有效磁链滑模观测器,根据αβ轴的电压电流信号uα、uβ、iα、iβ和自适应滑模观测器输出的转速 电机参数信号来获取αβ轴上的有效磁链有效磁链幅值计算单元,根据级联滑模观测器输出的αβ轴上的有效磁链来获取有效磁链幅值信号
电磁转矩计算单元,根据有效磁链幅值计算单元输出的有效磁链幅值信号 和级联滑模观测器输出的q轴电流观测值 来获取电机反馈转矩信号
5.根据权利要求4所述的一种基于级联滑模观测器的无速度传感器转矩控制系统,其特征在于,所述的自适应滑模观测器包括滑模观测器、自适应律调节单元、电机参数存取单元、转子速度和位置提取单元、防抖振单元1;滑模观测器的输出端与自适应律调节单元的输入端连接,自适应律调节单元的输出端与电机参数存取单元的输入端、转子速度和位置提取单元的输入端连接,电机参数存取单元的输出端与滑模观测器连接,转子速度和位置提取单元的输出端与滑模观测器连接,,防抖振单元1的输出端与滑模观测器连接。
6.根据权利要求4所述的一种基于级联滑模观测器的无速度传感器转矩控制系统,其特征在于,还包括与自适应滑模观测器连接的有效磁链滑模观测器;有效磁链滑模观测器的输入端与自适应滑模观测器中的电机参数存取单元、转子速度和位置提取单元连接,防抖振单元2的输出端与有效磁链滑模观测器连接。