1、基于最小二乘法的异步电机参数辨识 - - 科学计算选讲结课报告,报告人：侯晓鑫研究方向：电机控制成员： 侯晓鑫 1013203004 黄艳平 1013207062,一、提出问题,20 世纪 70 年代磁场定向原理的提出，使得交流传动的矢量控制技术理论上可以达到与直流传动相近的动、静态性能。然而异步电机矢量控制需要对转子磁链进行准确的观测以实现对定子电流和转子磁场的定向控制，这就要求得到精确的电机参数，这些参数受温度、集肤效应和磁通饱和等影响，导致磁链观测结果不准确，使得实际的矢量控制效果难以达到理论分析的结果。因此很多学者致力于电机参数辨识的研究。,一、提出问题,异步电机在两相坐标系里的状态方
2、程，通过检测电机的定子电压、电流和转速信号，而不需要转子磁链信号，利用最小二乘法对参数进行递推算法，进行参数辨识，该方法仅利用电机的定子电压、电流和转速信号，而不需要转子磁链信号，这样通过观测得到的磁链就不会影响辨识的准确性，消除了参数计算和磁链观测之间存在的耦合，能够提高系统的控制精度。,二、电机数学模型的最小二乘法形式,两相静止坐标系下电机数学模型：其中：,（1）,（2）,（3）,（4）,二、电机数学模型的最小二乘法形式,如果直接由上式变换成最小二乘标准形式对电机参数进行辨识，则需要知道转子磁链r和r ，这两个量不能直接测量得到，而是由磁链观测或状态估计得到需用到电机定转子参数，从而使得转
3、子磁链观测和定子参数估计出现相互耦合，影响参数估计的准确性。为消除转子磁链项，上式（1）（2）可以变换为如下形式：,二、电机数学模型的最小二乘法形式,（5）,（6）,二、电机数学模型的最小二乘法形式,由上式可以看出，如果电机转速稳定或只有小的变化时可以认为 ，将上式改写成矩阵的形式：上式是一种连续时间模型，需要对其离散化得到递推计算公式。离散化的模型为：,(7),二、电机数学模型的最小二乘法形式,上式就是电机模型的标准最小二乘法形式，根据此式就可以对电机的一些参数进行递推计算。,(8),三、电机参数的最小二乘法递推算法,对一个单输入输出的线性系统，其系统的最小二乘法的标准形式可以描述为：,其中
4、系统输出序列：,（9）,待辨识参数：,系统输入序列：,三、电机参数的最小二乘法递推算法,（10）,根据式（8）对电机参数进行递推计算的具体算法如下：,（1）根据已经测得的第一组数据，计算 和 的初值,其递推算法如下：,（11）,（12）,零均值,三、电机参数的最小二乘法递推算法,其中，,（2）由实测的输出值和 修正系数,三、电机参数的最小二乘法递推算法,其中，,（3）计算新的定转子参数,其中，,（4）计算 时刻的,在下一个时刻计算参数时，不再需要算 和 的初值，而是直接从第2步开始，以后每次对参数的递推计算通过重复2、3、4步骤即可实现。,四、仿真与实验分析,利用Matlab语言编写了一个M-FILE函数文件，进行参数的递推计算仿真。按照上述的算法可以对参数进行辨识，按公式计算得到定子电阻、转子电阻和定、转子电感。认为定子电感等于转子电感，电机实际参数为定子电阻 ，转子电阻 ，定转子电 感 。,图1 电机定子电阻辨识结果,四、仿真与实验分析,图2 电机转子电阻辨识结果,图3 电机定子电感辨识结果,五、结论,通过仿真结果我们可以看到，参数辨识结果和实际值较为接近，并且如果认为定子电感等于转子电感，还可以得到精度较高的转子电阻参数辨识结果。利用最小二乘法进行电机参数辨识，可以适时地对参数进行校正，并且不需要转子磁链信号，和其他方法相比较，其辨识结果更为准确。,结束,谢 谢 ！,
