本發(fā)明屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于RLS算法的永磁同步電機(jī)自適應(yīng)控制方法。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)具有損耗小、功率密度高、節(jié)電效果好及脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩低等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于交流調(diào)速系統(tǒng)中。對(duì)基于永磁同步電機(jī)的定位系統(tǒng)中，不僅要求永磁同步電機(jī)對(duì)速度指令做出快速響應(yīng)，還要求具有準(zhǔn)確的定位能力。

傳統(tǒng)的三閉環(huán)PID控制策略研究的是線性時(shí)不變的控制問(wèn)題。然而，永磁同步電機(jī)本身是具有一定非線性、強(qiáng)藕合性以及時(shí)變性的系統(tǒng)，其伺服對(duì)象也存在較強(qiáng)的不確定性和非線性,并且運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)受到不同程度的干擾。另外，永磁同步電機(jī)在運(yùn)行中參數(shù)也會(huì)隨之改變。由于PID控制參數(shù)是根據(jù)建立好的精確數(shù)學(xué)模型進(jìn)行整定的,不能隨著被控對(duì)象的變化而作相應(yīng)的調(diào)整，因此，系統(tǒng)必然存在穩(wěn)態(tài)精度和抗干擾性不高的缺點(diǎn)。

自適應(yīng)控制器是近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的關(guān)于信號(hào)處理方法和技術(shù)的控制器，其設(shè)計(jì)方法對(duì)控制器的性能影響很大。自適應(yīng)控制器是相對(duì)固定控制器而言的，它是一種能夠自動(dòng)調(diào)整本身參數(shù)的特殊控制器。自適應(yīng)控制算法的研究是自適應(yīng)信號(hào)處理中最為活躍的研究課題之一，線性自適應(yīng)算法又是實(shí)際應(yīng)用最多的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于RLS算法的永磁同步電機(jī)自適應(yīng)控制方法，使得永磁同步電機(jī)矢量控制具有更優(yōu)越的控制品質(zhì)和較強(qiáng)的抑制干擾能力，能有效提高電機(jī)位置控制的快速性和準(zhǔn)確性。

本發(fā)明提的技術(shù)方案：

一種基于RLS算法的永磁同步電機(jī)自適應(yīng)控制方法，包含以下步驟：

所述的自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)，利用RLS自適應(yīng)算法設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波器。

所述的自適應(yīng)算法RLS算法設(shè)計(jì)，得到穩(wěn)定電機(jī)系統(tǒng)辨識(shí)、自適應(yīng)控制和自適應(yīng)信號(hào)處理。

所述的根據(jù)永磁同步電動(dòng)機(jī)的參考模型與速度環(huán)傳遞函數(shù)經(jīng)自適應(yīng)控制器濾波后實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的自適應(yīng)控制。

本發(fā)明的有益效果：

(1)采用RLS自適應(yīng)算法對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，能夠得到準(zhǔn)確參數(shù)，辨識(shí)精度高。

(2)利用永磁同步電機(jī)參考模型的輸出與實(shí)際輸出之間的誤差，對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)控制，該控制方案具有更優(yōu)越的控制品質(zhì)和較強(qiáng)的抑制干擾能力，能有效提高電機(jī)位置控制的快速性和準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1為自適應(yīng)控制器原理框圖。

圖2為RLS算法流程圖。

圖3為永磁同步電機(jī)自適應(yīng)控制簡(jiǎn)化原理框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式。

自適應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：自適應(yīng)控制用被控系統(tǒng)的逆作為串聯(lián)控制器對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性作開(kāi)環(huán)控制，控制器為一個(gè)自適應(yīng)濾波器，用來(lái)表示控制對(duì)象的逆，利用系統(tǒng)誤差按RLS自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)過(guò)程。反饋僅在自適應(yīng)過(guò)程中采用，并不參與系統(tǒng)的控制過(guò)程，其原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

一種基于RLS算法的永磁同步電機(jī)自適應(yīng)控制方法，具體步驟如下：

RLS自適應(yīng)濾波算法過(guò)程：基于最小二乘準(zhǔn)則，RLS算法決定自適應(yīng)濾波器的權(quán)向量系數(shù)W(n)，使估計(jì)誤差的加權(quán)平方和最小，其中λ為遺忘因子，且0＜λ≤1；遞推最小二乘法流程如圖2所示，具體算法如下：

(1)設(shè)置初始條件：濾波長(zhǎng)度(M)、遺忘因子(λ)、W(0)＝0、C(0)＝δ^-1I；

(2)取永磁同步電機(jī)參考信號(hào)d(n)、輸入信號(hào)X(n)；

(3)對(duì)每一時(shí)刻n＝1，2，…，N，對(duì)增益矢量更新、濾波輸出、誤差估計(jì)、濾波權(quán)向量更新和逆矩陣更新進(jìn)行迭代計(jì)算，公式如下：

增益矢量更新：g(n)＝C(n-1)X(n)/[λ+X^T(n)C(n-1)X(n)] (1)

濾波輸出：y(n)＝W^T(n-1)X(n) (2)

誤差估計(jì)：e(n)＝d(n)-y(n) (3)

濾波權(quán)向量更新：W(n)＝W(n-1)+g(n)[d(n)-X(n)W^T(n-1)] (4)

逆矩陣更新：C(n)＝λ^-1[C(n-1)-g(n)X^T(n)C(n-1)] (5)

上式中C(n)為自相關(guān)矩陣R_XX(n)的逆矩陣；W(n)為自適應(yīng)濾波器在時(shí)刻n的權(quán)系數(shù)矢量；X(n)為時(shí)刻n的輸入信號(hào)矢量；常數(shù)λ是遺忘因子，要求0＜λ≤1。

永磁同步電機(jī)的自適應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)：自適應(yīng)逆控制采用反饋控制系統(tǒng)中對(duì)象的參數(shù)攝動(dòng)及外部擾動(dòng)，參考加入反饋結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)逆控制，構(gòu)建永磁同步電機(jī)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其原理框圖如圖3所示。系統(tǒng)采用速度、電流雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，電流環(huán)采用PID控制，速度環(huán)采用自適應(yīng)逆控制策略，將電流環(huán)整體作為控制對(duì)象，控制對(duì)象的輸入為控制器的輸出也就是給定i_q，輸出為速度值。運(yùn)用非線性自適應(yīng)濾波器RLS算法建立永磁同步電機(jī)電流環(huán)的模型以及逆模型，控制器的輸出同時(shí)驅(qū)動(dòng)電流環(huán)與電流環(huán)的模型，電流環(huán)轉(zhuǎn)速輸出和對(duì)象模型輸出之差就是整個(gè)對(duì)象的噪聲和擾動(dòng)，用該噪聲和擾動(dòng)去驅(qū)動(dòng)電流環(huán)模型的逆，并在控制其輸出中減去，從而可以消除對(duì)象的參數(shù)攝動(dòng)及外部擾動(dòng)而不改變對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，避免了因反饋而可能引起的不穩(wěn)定問(wèn)題，同時(shí)又能做到對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的控制與對(duì)象擾動(dòng)的控制分開(kāi)處理而互不影響，模型輸出與實(shí)際轉(zhuǎn)速的誤差用以在線調(diào)整對(duì)象模型的權(quán)值，其權(quán)值參數(shù)根據(jù)速度誤差e(n)＝ω^*-ω通過(guò)RLS算法在線實(shí)時(shí)調(diào)整。

本發(fā)明所述的一種基于永磁同步電機(jī)模型參數(shù)不準(zhǔn)確問(wèn)題，使得控制器參數(shù)能夠根據(jù)模型與實(shí)際模型輸出之間誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效消除對(duì)象的參數(shù)攝動(dòng)及外部擾動(dòng)而不改變對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，避免了因反饋而可能引起的不穩(wěn)定問(wèn)題，具有較高的穩(wěn)定性和自適應(yīng)性。