Liu robuste, Cai Huajie, Zhu Weijie
(Université armée ingénierie de l'information technique, Xi'an 710086)
synchrone à aimant permanent sans capteur système de commande vectorielle de moteur, il est nécessaire d'atteindre la position de rotor estimée et la vitesse. Comme les paramètres moteur qui est en cours d'exécution varient, l'impact sur le système de contrôle vectoriel du moteur. Afin d'améliorer la précision de détection de la position du rotor et de la vitesse, une conception améliorée de l'observateur de mode de coulissement. Tout d'abord oublier les paramètres du moteur d'identification récursive de ligne moins carrés facteur, et la valeur du paramètre de la réaction du moteur à l'observateur de mode de coulissement identification en ligne afin d'améliorer les performances de l'observateur de mode de coulissement. vérification de simulation Enfin Simulink. Les résultats montrent que l'observateur du mode de glissement amélioré peut complètement surmonter les effets négatifs des variations des paramètres, avec des performances supérieures.
L'aimant permanent du moteur synchrone; paramètres moteur; méthode oublier des moindres carrés récursif de facteur; SMO; Vector Control
Avec le développement et d'améliorer la performance du matériau magnétique permanent et de la technologie de l'électronique de puissance, moteur synchrone à aimant permanent (la MSAP) en raison de son rendement élevé, taux élevé d'inertie, de petite taille et d'autres avantages dans l'art connexe plus large .
Dans le système de commande de vecteur de MSAP, la position du rotor de détection est un élément clé, seulement connaître la position exacte du rotor, l'ensemble du système pour fonctionner correctement. les méthodes de détection de position du rotor de MSAP position sans capteur classiques sont les suivants: l'algorithme d'estimation d'observation de l'algorithme en boucle ouverte et un procédé d'injection à haute fréquence . L'observateur de laquelle le mode de glissement présente l'avantage d'une performance supérieure en raison de sa structure simple, une bonne robustesse, très appréciée dans l'art pertinent .
Cet article présente un algorithme d'estimation de position nouvelle à combiner SMO (SMO) et l'identification des paramètres du moteur, les paramètres du moteur d'identification de paramètre amélioré en ligne, la valeur d'identification est introduit dans le SMO, afin d'améliorer la précision de détection de position de rotor de l'objet.
modèle mathématique du moteur synchrone à aimants permanents 1
modèle MSAP complexe ayant de couplage fort, il est généralement dans l'étude comme un simple modèle mathématique abstrait, le modèle mathématique de la MSAP dans un système de coordonnées DQ comme suit.
équation de tension:
équation de flux:
Dans lequel, ud, uq est l'axe d, le composant de tension d'axe q, Rs est la valeur de résistance de stator, id, iq pour l'axe d, d'axe q composante de courant en tant que vitesse angulaire du rotor, le flux statorique d'axe d, d'un composant d'axe q, Ld, Lq l'axe d, d'un composant d'inductance d'axe q.
Deux carrés récursif moins oubli du facteur identification de la ligne des paramètres du moteur
méthode des moindres carrés Karl Gauss moins a été proposé en 1795, il a proposé « quantité inconnue est une majorité des données de valeurs probables, le temps réel que la valeur d'observation respective et la valeur calculée est multipliée par le carré de la différence entre la précision numérique de sa métrique après la détermination et le minimum « . Ces algorithmes d'estimation sont largement utilisés dans l'identification du système et l'estimation des paramètres. Le plus grand inconvénient de ce système est la méthode des moindres carrés du traitement de grandes quantités de données, de sorte qu'il est très difficile de réaliser les objectifs de paramètres du moteur identification en ligne. Pour améliorer la méthode, basée sur cette idée de récursion ajouté:
Les nouvelles estimations de l'ancien terme de correction des estimations
Ce concept peut être établi en fonction de la formule récurrente est:
Dans la formule ci-dessus,
pensée récursive dans l'identification des paramètres normaux donné plus couramment utilisé, mais le système de commande de vecteur de MSAP, les paramètres du moteur (valeur d'inductance et une valeur de résistance de stator) ne sont pas constantes. Donc, si la méthode récursive, les données continuent d'accumuler, il provoquera un phénomène « de saturation des données ». Pour résoudre ce problème, cet article introduit le concept d'oublier le facteur.
La fonction objectif est:
Où est un facteur d'oubli 0 < < 1.
La fonction objectif peut être dérivé par une méthode des moindres carrés récursive de facteur d'oubli paramètres résultats d'estimation dérivés de formule:
Lorsque le facteur d'oubli est généralement choisie pour être: 0,9 < < 1. Quand = 1, la méthode des moindres carrés oubli du facteur moins récursif devient méthode des moindres carrés récursive.
Le modèle mathématique des équations du moteur d'état du moteur peut être obtenu:
Discrete :, T est l'intervalle d'identification peuvent être obtenues:
Ainsi, la méthode des moindres carrés pour former le modèle de moteur:
De l'équation ci-dessus, la valeur du paramètre de résistance du stator du moteur Rs et de l'inductance valeurs L sont incluses dans le côté droit de l'équation de matrice, il peut être théoriquement réalisée en utilisant la méthode d'identification de facteur d'oubli des moindres carrés, la seule inconnue est l'aimant permanent du flux observé au-dessus de l'équation , le flux magnétique permanent est présent dans seulement iq, il n'y a pas dans id. Est employé ici pour id = 0 vecteur stratégie de contrôle, la formule peut être simplifiée comme suit:
facteur d'oubli récursif méthode des moindres carrés en utilisant les deux paramètres de l'identification de la ligne du moteur, pour le faire:
Dans la formule,
? Cut est dans la gamme 104-1010. Les valeurs en utilisant la formule ci-dessus pour obtenir des a et b, puis en utilisant un (k) et b (k) un résolveur d'équations R et L, et d'identifier ainsi les paramètres du moteur.
3 observateur de mode de coulissement
SMO à partir du mode de glissement, à savoir, forcé par la fonction de commutation de la quantité d'état de mouvement de mode de coulissement, et en fin de compte atteindre la position d'état désiré. retour du moteur emf est connu comprenant une position de rotor et des informations de vitesse, comme SMO équation de modèle mathématique en fonction de la structure du moteur:
Dans lequel le système de coordonnées courant d'erreur, les observations actuelles; K est un gain constant. sign (x) est la fonction signe:
équation d'erreur actuelle:
la fonction de critère de stabilité de Lyapunov est d'assurer la stabilité de l'observateur de mode de coulissement, la configuration de la fonction de Lyapunov:
Le dérivé de formule ci-dessus, et en remplaçant l'équation d'erreur:
normes de stabilité de Lyapunov exigent facile de savoir, de sorte que:
Disponible dans lequel prétend, fiable observateur de mode de glissement, est le suivant: K >
Surface de glissement est configuré pour:
Le procédé de commande en fonction de la commande de commutation:
u = ueq + Ksign (s (x)) = e + Ksign (s (x))
Le système entre dans le mode de coulissement, il y a: s (x) = 0 ,, après un intervalle de temps fini de sorte que l'équation d'estimation actuelle obtenue
Les valeurs de résistance et d'inductance de stator identification de la ligne sont renvoyés à l'observateur de mode de coulissement, ce qui ne modifie pas la robustesse, la performance peut être améliorée SMO, les variations de paramètres causés par des effets indésirables réduits, d'améliorer la précision de l'estimation de la position du rotor, améliorant ainsi MSAP vecteur de contrôle de la performance globale du système.
4 Résultats de simulation et d'analyse
Modèle de simulation de commande de vecteur, réglage de la vitesse de 1500 tr / min, la boucle de vitesse et boucle de courant en utilisant le double commande en boucle fermée. Le système de commande est conçu ici paramètres moteur: puissance nominale de 550 W, la tension nominale de 220 V, l'inductance de stator 8,5 mH, la résistance initiale du stator 2,875, le temps de simulation est réglée à 0,4 s. Étant donné que les conditions réelles, la résistance du stator du moteur et de la valeur d'inductance ne changera pas considérablement au fil du temps, le même ne change pas les paramètres de simulation du moteur, sur la base générale par le système de contrôle vectoriel contraste SMO, simulation directe après les variations des paramètres de performance du système de vérification.
4.1 Simulation basée sur le bon système de contrôle vectoriel SMO
Comme on peut le voir d'après la figure 1, la valeur de résistance de stator de 3,25, tandis que la valeur d'inductance est réduite à 8 mH, le vecteur avec le système de commande d'observateur de mode de coulissement ordinaire les fluctuations de vitesse réelle du moteur, l'augmentation du temps tout en stabilisée, que progressivement stabilisée dans environ t = 0,15 s, en réponse à l'observateur de mode de coulissement a expliqué assez rapidement. Pendant ce temps, après la vitesse estimée de la vitesse réelle est pas stable. Comme on peut le voir sur la figure 2, la position du rotor estimée et la position réelle avec une grande erreur, principalement en raison des variations des paramètres, le paramètre SMO ne change pas en conséquence. Lorsque l'erreur cumulée peut entraîner des accidents graves du système, il ne peut pas fonctionner correctement. DESCRIPTION diminué après les variations des paramètres de performance de mode de coulissement observateur ordinaire, ne peut pas estimer avec précision la position du rotor. La simulation système ordinaire de contrôle vectoriel basé sur le mode observateur de glissement diminue le changement des paramètres de la performance globale du système de manière significative après que le moteur, le contrôle de précision ne peut pas répondre aux exigences.
La figure 1 compare l'observateur de mode de coulissement normale système de commande sur la base du vecteur de la vitesse réelle et la vitesse estimée
Figure 2 comparatif position en fonction de la position réelle de l'observateur de mode de coulissement normal et le vecteur de commande estimée
4.2 Simulation du MSAP système de contrôle vectoriel de reconnaissance
Comme on peut le voir sur la figure 3, la vitesse de rotation est de 1500 tr / min, 0,08 s dans le système atteint un état stable, ce système a révélé une excellente réponse rapide. la vitesse de réponse rapide estime la vitesse de rotation réelle de 0,03 s plus tard. Cependant, lorsque les vitesses nettement moins volatile, dont la présence est GLISSEMENT problème d'observation du mode que les performances à faible vitesse ne sont pas satisfaisants, principalement en raison de la force contre électromotrice est trop petite. Comme on peut le voir d'après la figure 4, à approximativement t = 0,07 s, la position de rotor estimée et la position réelle se chevauchent sensiblement complètement, principalement en raison des paramètres d'observation de mode de coulissement peut être améliorée et le changement avec un changement correspondant dans les paramètres du moteur. DESCRIPTION estimation haute précision de la position actuelle du système, alors que la réponse rapide. Avant t = 0,07 s, la vitesse de rotation ne parvient pas à 1500 tr / min, l'erreur d'estimation de position de rotor est grand, ce qui est la structure de la variable d'erreur lui-même des problèmes tremblement provoqué, mais la vitesse est stabilisée erreur d'estimation est presque 0, indirect montrer les avantages d'observateur en mode coulissant à grande vitesse. Les résultats de la simulation montrent les effets néfastes de l'identification des paramètres de MSAP basé sur le système de contrôle vectoriel peut bien surmonter paramètre variations, la performance globale est supérieure.
La figure 3 comparatif vitesse réelle et la vitesse de rotation du système de commande vectorielle MSAP estimée Reconnaissance
position réelle comparée et la position estimée du rotor MSAP système de commande de vecteur en fonction de paramètres définis dans. la figure 4
5. Conclusion
Cet article facteur d'oubli innovante identification récursive moins des lignes de cases de paramètres du moteur SMO ensemble, de réduire considérablement l'impact sur les modifications des paramètres de performance d'observation en mode de glissement dans le moteur est en marche. Cette conception d'observateur de mode de glissement amélioré a une bonne performance dans l'estimation de la position du rotor, alors que grandement amélioré la performance globale du système.
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