1.一种带扰动抑制的PIR型永磁同步电机无差拍预测控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:设计基于永磁同步电机电磁方程的PIR型无差拍电流预测控制器;
步骤2:设计基于非线性ADRC自适应律的模型参考自适应系统MRAS;
步骤3:基于MRAS进行参数辨识;
步骤4:基于MRAS进行PIR型无差拍电流预测控制器的扰动观测;
参数辨识和扰动观测需要分时进行,这使得MRAS需要根据误差电流e(k)的绝对值及其导数的大小在以上两种工作模式间切换;切换规则为:当|e(k)|<ε1并且时,令MRAS工作在参数辨识状态,其余情况下均令MRAS工作于扰动观测状态,其中ε1、ε2分别为绝对值定值及导数定值,其整定可按需进行。
2.根据权利要求1所述的一种带扰动抑制的PIR型永磁同步电机无差拍预测控制方法,其特征在于,所述步骤1包括以下子步骤:步骤11:永磁同步电机电磁方程的离散域数学模型为:
其中,Ud(k)、Uq(k)分别是定子三相相电压的d、q轴分量;Id(k)、Iq(k)分别是定子电流的d、q轴分量;R为定子电阻;Ld、Lq为d、q轴定子电感;we为转子电角速度;为转子永磁体磁链;T为采样时间;
步骤12:针对式(1),建立预测控制所需的一拍电流预测方程:将第k+1拍的预测电流视为k拍采样电流,将d、q轴参考电流Idref、Iqref视为k拍参考电流,得到经典无差拍电流预测控制器的离散域表达形式:其中,Udout、Uqout为电流控制器输出;
步骤13:在经典无差拍电流预测控制器的基础上设计PIR型无差拍电流预测控制器:其中,Kid、Kiq为积分增益;为观测得到的dq轴总扰动电压;res为准谐振控制器,其离散域数学公式为:其中,Kres为谐振增益;w0、wc分别为谐振频率、谐振带宽;u(k)为准谐振控制器输入。
3.根据权利要求1所述的一种带扰动抑制的PIR型永磁同步电机无差拍预测控制方法,其特征在于,所述步骤2中,所述模型参考自适应系统MRAS包括参考模型、可调模型和自适应律,令参考模型减去可调模型得到误差状态空间方程,并使其满足波波夫积分不等式,将误差信息输入到自适应律中,从而输出估计参数;
设计基于非线性ADRC的自适应律,首先非线性ADRC的非线性扩张观测器ESO的数学公式为:其中,v是控制器参考量;u是控制器输出量;z1是反馈量y的跟踪;z2是观测得到的总扰动;e是跟踪误差;b0是控制增益;β1、β2是观测器增益;fal为非线性函数,其公式为:其中,a为幂次;δ为线性区间;
对fal函数进行变换,有:
将式(8)代入式(6),有:
最后,令参考量v等于零,求得非线性ADRC的传递函数:
式(14)在大于零时满足popov超稳定性要求,因此非线性ADRC能够应用于MRAS自适应律中。
4.根据权利要求3所述的一种带扰动抑制的PIR型永磁同步电机无差拍预测控制方法,其特征在于,所述步骤3中,令式(2)为参考模型,在其基础上建立含有待辨识参数的可调模型:其中,为估计电流;为估计q轴电感及永磁体磁链,选取作为待辨识参数;
按照popov超稳定性定义设计popov积分不等式;首先令参考模型(2)减去可调模型(6),得到误差状态空间方程:其中,U(k)=[Ud(k) Uq(k)]T;I(k)=[Id(k) Iq(k)]T;
根据popov超稳定性理论,为使式(12)系统稳定,需满足波波夫积分不等式:其中,η为popov积分,t1为任意一有限时间,eT、ω为误差状态方程的输出及反馈;r0为不依赖时间t的任意有限常数;
将式(7)代入式(8)得到:
其中,r1、r2为不依赖时间t的任意有限常数;由于自适应律的输出即为因此为满足不等式(14),需令自适应律各项系数均大于零;
采用基于非线性ADRC的自适应律进行参数辨识的方法为:令参考量v等于零,令反馈量y按照辨识对象q轴电感、永磁体磁链的不同分别为eqwe,则自适应律输出量u分别等于以上辨识量的标称值与真实值间的误差,令u加上参数标称值即分别得到参数观测值
5.根据权利要求4所述的一种带扰动抑制的PIR型永磁同步电机无差拍预测控制方法,其特征在于,所述步骤4中,将扰动视为一种参数进行辨识,从而达到扰动观测的目的,将d、q轴总扰动视为一种扰动电压Ude、Uqe,并带入到参考模型式(2)中,得到可调模型,即包含扰动电压的永磁同步电机电磁方程:将误差状态方程代入波波夫不等式,最终得到:
其中,c=Ude;d=Uqe;r3、r4不依赖时间t的任意有限常数;
采用基于非线性ADRC的自适应律进行扰动观测的方法为:令参考量v等于零,令反馈量y按照辨识对象d轴扰动电压、q轴扰动电压分别为则输出量u分别等于以上辨识量的标称值与真实值间的误差,令u加上标称值即可分别得到