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专利号: 2022106518907
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2025-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于参数辨识的水下推进器无传感器控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:实时采集永磁同步点的三相相电压和三相相电流;

步骤2:根据三相相电压和三相相电流计算两相静止坐标系的定子电压和定子电流,构建自适应龙伯格观测器,具体步骤如下:步骤21:构建在两相静止坐标系下永磁同步电机的电压方程:其中,u

步骤22:构造永磁同步电机在两相旋转坐标系下的数学模型为:数学模型的矢量形式为:

其中,u

步骤23:根据永磁同步电机在两相静止坐标系下的电压方程,构造系统的空间状态表达式为:其中,x=[i

步骤24:根据系统的状态空间方程,构建自适应龙伯格观测器为:其中,

步骤25:计算状态矩阵的特征方程,求解反馈增益系数,完成自适应龙伯格观测器的构建;

步骤3:设计两相静止坐标系的定子电阻与定子电感的自适应律,构建结合参数辨识的自适应龙伯格观测器,其中,通过Lyapunov稳定性原理设计定子电阻R步骤31:根据Lyapunov稳定性原理估计电机参数,构造正定函数:V=e

其中

步骤32:对正定函数求导:

步骤4:通过两相静止坐标系的定子电阻与定子电感的自适应律求得定子电阻估计值与定子电感估计值,替换所述步骤3中构建的自适应龙伯格观测器参数中的定子电阻与定子电感,得到电机参数修正后的自适应龙伯格观测器,输出得到两相静止坐标系下电机相反电势估计值;

步骤5:将两相静止坐标系的定子电压和定子电流转换为两相旋转坐标系下的定子电压和定子电流,根据永磁同步电机在两相旋转坐标系下的电压方程,并将定子电阻估计值与定子电感估计值代入反电势观测器参数,得到电机参数修正后的反电势观测器,输出得到两相旋转坐标系下电机相反电势估计值;

步骤6:将两相静止坐标系下电机相反电势估计值与两相旋转坐标系下电机相反电势估计值作为双锁相环的输入,分别估算得到两个电机转子速度估计值和两个位置信息估计值;将双锁相环输出的两组转子速度-位置辨识结果代入T-S模糊加权算法得到全速度范围内电机转子位置估计值与转子转速估计值;

步骤7:通过电机转子位置估计值与转子转速估计值构建转速闭环,根据两相旋转坐标系下的定子电流构建电流闭环;两相旋转坐标系下的定子电流经电流闭环输出得到优化后的两相旋转坐标系下的定子电压,将优化后的两相旋转坐标系下的定子电压转换成优化后的两相静止坐标系的定子电压;

步骤8:将优化后的两相静止坐标系的定子电压经过SVPWM调制获得PWM控制信号,通过逆变器完成水下推进器中永磁同步电机无传感器控制。

2.如权利要求1所述的基于参数辨识的水下推进器无传感器控制方法,其特征在于,所述双锁相环包括:中高速锁相环、零低速锁相环。

3.如权利要求2所述的基于参数辨识的水下推进器无传感器控制方法,其特征在于,所述步骤6的具体步骤如下:步骤61:将两相静止坐标系下的电机相反电势估计值作为中高速锁相环的输入,输出得到第一转子位置、第一转子转速估计值;

步骤62:将第一转子位置、第一转子转速估计值、两相旋转坐标系下的电机相反电势估计值作为零低速锁相环的输入,输出得到第二转子位置及第二转子转速估计值;

步骤63:将第一转子位置、第一转子转速估计值、第二转子位置及第二转子转速估计值作为T-S模糊加权算法的输入,通过如下估算方程估算全速度范围内电机转子位置估计值与转子转速估计值:其中

其中,ω

4.一种基于参数辨识的水下推进器无传感器控制系统,用于运行如权利要求1-3中任一所述的基于参数辨识的水下推进器无传感器控制方法,其特征在于,所述基于参数辨识的水下推进器无传感器控制系统包括:电源电路、通信电路、主控电路、采样电路、驱动电路;

所述电源电路外接直流电源,分别与所述通信电路主控电路、采样电路、驱动电路连接,为各电路供电;

所述通信电路与所述主控电路连接,所述通信电路将接收的外部通信报文传递给所述主控电路;

所述采样电路分别与外部永磁同步电机连接、所述主控电路连接,所述采样电路将采集的外部永磁同步电机各参数传递给所述主控电路;

所述主控电路与所述驱动电路连接,所述主控电路基于外部通信报文、外部永磁同步电机各参数产生驱动信号;

所述驱动电路与外部永磁同步电机连接,所述驱动电路根据驱动信号驱动外部永磁同步电机。

5.如权利要求4所述的基于参数辨识的水下推进器无传感器控制系统,其特征在于,所述主控电路中包括:所述基于参数辨识的水下推进器无传感器控制方法。