连云港杰瑞电子有限公司葛宇获国家专利权
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龙图腾网获悉连云港杰瑞电子有限公司申请的专利基于微分前馈和参数自整定的永磁同步电机速度环控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115580194B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211144104.0,技术领域涉及:H02P21/18;该发明授权基于微分前馈和参数自整定的永磁同步电机速度环控制方法是由葛宇;吴文韬;吴卫国;邱晨;高祥;路峻豪;邱静;宋宇宸;张允志设计研发完成,并于2022-09-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于微分前馈和参数自整定的永磁同步电机速度环控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于微分前馈和参数自整定的永磁同步电机速度环控制方法,在已知电机极对数、转动惯量、永磁体磁链的前提下,采用零极点对消的速度环参数自整定方案,将速度滤波延时、速度控制算法计算延迟、电流环等效延时充分考虑在内并合计为速度环的有效延时时间;引入刚度系数和中频相角系数两个参数分别调整速度环的系统刚度及相角裕度;通过双线性变换方式对自整定参数进行离散化设计,得到最终的速度环PI控制参数。同时结合基于低通滤波的微分前馈算法得到速度环的前馈补偿。本发明的方法参数自整定过程简单,微分前馈补偿稳定可靠,可实现一键式参数自整定,整定的参数性能较佳,具备通用性,且控制参数匹配控制系统,控制效果极佳。
本发明授权基于微分前馈和参数自整定的永磁同步电机速度环控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于微分前馈和参数自整定的永磁同步电机速度环控制方法,其特征在于,该方法包括: 步骤1,构建永磁同步电机给定电流方程,该方程包括速度给定微分的前馈项和速度误差的PI反馈项; 步骤2,基于低通滤波的微分前馈方式获取前馈项; 步骤3,基于零极点对消的参数自整定获取PI反馈项; 步骤1具体包括以下步骤: 步骤1-1,根据电机的机械运动方程: 获得电机的速度和电流的关系式: 其中,ωm是电机机械角速度,iq是q轴电流,J是转动惯量,Kt是电机转矩系数,TL是负载转矩,B为粘滞摩擦系数; 步骤1-2,定义速度跟踪误差取其中为给定转速,为给定电流,则 其中,Kp为比例系数,Ki为积分系数; 步骤1-3,整理式3可得给定电流: 忽略负载转矩和摩擦等因素的影响,重写式4可得: 式中,为前馈项,k’pe+k’i∫edt为PI反馈项,k’p和k’i为速度环PI参数,其中k’p为速度环控制器的比例系数,k’i为速度环控制器的积分系数; 步骤3所述基于零极点对消的参数自整定获取PI反馈项,具体包括: 步骤3-1,建立速度环控制器的传递函数为: 其中,KPN为速度环控制器比例系数,τN为速度环控制器积分时间常数; 步骤3-2,引入刚度系数α,根据对称最优法的设计规则,将控制器参数设计为: 其中,TNN为系统复位时间,TΣ,N为速度环有效延时时间; 同时,将速度环控制系统的增益交叉频率ωcN设计为: 将相角裕度设计为: 步骤3-3,利用零极点对消实现速度环参数自整定,具体包括: 设计归一化增益交叉频率Ω: 引入带宽增益系数γ,该系数由归一化增益交叉频率Ω计算,如下所示: γ=max{γBA,γBφ}11 其中, γBφ=ΩBφsinΩBφ13 其中,γBA、分别为幅频、相频对应的带宽增益系数,ΩBA、分别为幅频、相频对应的归一化增益交叉频率; 步骤3-4,基于带宽增益系数γ计算速度环控制器的比例系数: 其中,KPN为速度环控制器的比例系数即k’p; 步骤3-5,引入中频带宽参数h: 基于中频带宽参数h计算速度环控制器的积分系数: 其中,KIN为速度环控制器的积分系数即k’i。
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