1.一种感应电机有限时间重复控制方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,在两相旋转坐标系下建立感应电机的数学模型;
步骤2,对所述数学模型解耦,获得电磁转矩方程,实现对感应电机的解耦控制;
步骤3,根据有限时间控制理论设计感应电机矢量控制系统的速度环有限时间控制器;
步骤4,设计感应电机矢量控制系统的重复控制器;
步骤5,将所述速度环有限时间控制器和重复控制器结合设计,得到改进型有限时间控制器,实现对感应电机的准确控制。
2.根据权利要求1所述的一种感应电机有限时间重复控制方法,其特征在于,步骤1中,所述感应电机的数学模型具体如下:磁链方程式:
电压方程式:
式(1)、(2)中,d、q为两相旋转坐标系;usd、usq为定子电压d、q轴分量;urd、urq为转子电压d、q轴分量;isd、isq为定子电流d、q轴分量;ird、irq为转子电流d、q轴分量;ψsd、ψsq为定子磁链d、q轴分量;ψrd、ψrq为转子磁链d、q轴分量;p为微分算子;Rs、Rr为定、转子电阻;Lm、Ls、Lr为电机的互感、定子电感和转子电感;wr为同步速。
3.根据权利要求2所述的一种感应电机有限时间重复控制方法,其特征在于,步骤2中,所述电磁转矩方程具体如下:式(3)中,ωs为转差;Lm为电机的互感;isd、isq为定子电流d、q轴分量;Lr为转子电感;Te为电磁转矩;ψrd为转子磁链d轴分量;np为极对数;
其中,定子电流和转子磁链的关联表达式具体为:式(4)中,Tr为转子时间常数;
感应电机的运动学方程具体如下:
式(5)中,Te为电磁转矩;Tl为负载转矩;J为电机转动惯量;np为极对数; 为电机转速的微分。
4.根据权利要求3所述的一种感应电机有限时间重复控制方法,其特征在于,步骤3中,所述有限时间具体为:式(6)中,f:U→Rn为开区域U上对x连续的函数,且U包含原点;U包含原点且在原点处函数值为0;当感应电机矢量控制系统速度环一阶状态方程的解为x=0时,矢量控制系统转速稳定且为有限时间收敛;
所述感应电机矢量控制系统的速度环控制器的设计过程如下:定义给定速度ω*和反馈实际速度ω的误差状态:e=w*-w (7),
式(7)中,e为速度误差;ω*为给定转速;ω为实际转速;
将所述公式(3)和公式(5)联立微分后,得到速度误差系统的一阶状态方程:式(8)中, 为转矩系数;J为电机转动惯量;TL为负载转矩;
为给定转矩电流;
通过公式(3)、公式(5)和公式(8)设计得到速度环有限时间控制器,具体如下:式(9)中, 为转矩系数;k为控制增益,且k>0;α为分数指数幂,0<α<1。
5.根据权利要求4所述的一种感应电机有限时间重复控制方法,其特征在于,步骤4具体为,根据内模原理设计感应电机矢量控制系统的重复控制器;
感应电机矢量控制系统的稳定闭环系统中输出转速y(t),输入参考给定转速r(t);e为速度偏差信号,e-sT为延时环节,P(s)为被控对象电机;内模将外部信号进行植入,来提供与输入信号相同的控制信号;
在频域下,感应电机矢量控制系统中的速度参考信号r(t)的拉式变换为:r(t)=L-1[R(s)] (10),式(10)中,R(s)为时域内的输入信号r(t)在频域内对应的拉氏变换;s为复频域变量;t为时域变量;
通过重复控制的系统获得重复控制器,具体如下:式(11)中,e-sT为延时环节。
6.根据权利要求5所述的一种感应电机有限时间重复控制方法,其特征在于,步骤5中,对公式(9)和公式(11)进行归一化处理,得到改进型感应电机有限时间控制器,具体如下:式(12)中, 为有限时间控制器输出的转矩电流; 为重复控制器输出的转矩电流;
为转矩系数;TL为负载转矩;k为控制增益,且k>0;α为分数指数幂,0<α<
1,e-sT为延时环节。