阅读说明：本技术 一种基于lm算法的永磁同步电机参数辨识方法 (A kind of permanent magnet synchronous motor parameter identification method based on LM algorithm ) 是由 梁恒辉 余伟 李鹏飞 邓敏 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法,其包括如下步骤：1)利用逆M序列作为系统激励信号,采集永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速；2)构建永磁同步电机离散方程；3)通过LM算法求离散方程组；4)求得永磁同步电机的定子电阻、交直轴电感以及永磁体磁链的值。本发明基于LM算法对永磁同步电机的参数进行辨识,乃是一种对永磁同步电机参数进行辨识的新的方法,其对永磁同步电磁参数进行辨识,无需将部分电机参数设定为固定值,也无需利用额外的测量仪器,具有成本低和适用性的特点。(The present invention provides a kind of permanent magnet synchronous motor parameter identification methods based on LM algorithm comprising following steps: 1) using inverted M sequence as system incentive signal, acquiring q shaft voltage, q shaft current, d shaft current and the revolving speed of permanent magnet synchronous motor；2) permanent magnet synchronous motor discrete equation is constructed；3) discrete equation group is asked by LM algorithm；4) stator resistance of permanent magnet synchronous motor, the value of ac-dc axis inductance and permanent magnet flux linkage are acquired.The present invention is based on parameter of the LM algorithm to permanent magnet synchronous motor to recognize, it is the new method that a kind of pair of permanent magnet synchronous motor parameter is recognized, it recognizes permanent-magnet synchronous electromagnetic parameter, it is not necessary that the part parameter of electric machine is set as fixed value, without additional measuring instrument is utilized, has the characteristics that at low cost and applicability.)

一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，具体而言，涉及一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法。

背景技术

参数辨识是获取永磁同步发电机参数的重要手段，由于电机控制理论和控制技术的不断发展，以及高精度的电机控制技术的迫切要求，研究人员更加注重于从实时获得高精度电机参数的方面来提高对永磁同步电机的控制性能。若所设计的控制器参数与被控电机参数匹配不当，就会对整个系统的控制性能产生影响。

经过大量的检索发现一些典型的现有技术，如专利申请号为201710538011.9的中国发明专利提出了一种基于改进最小二乘法的永磁同步电机参数辨识系统，其通过永磁同步电机参数采集系统和控制系统运用基于改进最小二乘法的参数辨识算法来辨识出永磁同步电机的实时电阻值、实时电感值、实时永磁体磁链值，该辨识系统包括永磁同步电机参数采集系统、永磁同步电机控制系统和参数辨识算法，其中：所述永磁同步电机参数采集系统有电压采集器、电流采集器、转速采集器，它们通过数据传输线与被测永磁同步电机相连；所述永磁同步电机控制系统采用直轴电流id＝0的正弦波矢量控制系统；所述参数辨识算法采用基于改进最小二乘法的永磁同步电机参数辨识方法。该发明可以提高永磁同步电机参数辨识的效率，加快辨识速度，还可以保证参数辨识的准确性。

又如专利申请号为201910309508.2的中国发明专利提出了一种永磁同步电机多参数自动辨识方法，其通过上位机向永磁同步电机的电机驱动器输入永磁同步电机的基本参数，然后上位机控制电机驱动器运行在开环控制模式下，同时永磁同步电机处于空载状况下，上位机控制电机驱动器依次对永磁同步电机的交轴电感、直轴电感、电机零位、定子电阻、电机磁链进行多次辨识，得到各个参数的总体相对偏差作差，最后判断总体相对偏差是否满足收敛，如果收敛，则自动辨识完成；该发明克服了通常设计方法中存在的效率低、通用性差的问题，其拥有不需要使用额外的辅助工具，操作简洁、辨识精度高等特点。

又如专利申请号为201810170911.7的中国发明专利公开了一种永磁同步电机参数识别方法、装置以及控制器，其中，该永磁同步电机参数识别方法包括：获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感。该发明能够根据需求获得所需各个工况下的永磁同步电机参数，并且其实现简单，测试结果准确。

由此可见可见，如何对永磁同步电机的参数进行辨识，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案

发明内容

为了克服现有技术的不足提供了一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法，本发明的具体技术方案如下：

一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法，包括以下步骤：

步骤1，利用逆M序列作为系统激励信号，采集永磁同步电机的q轴电压u_q、q轴电流i_q、d轴电流i_d以及转速ω；

步骤2，构建永磁同步电机离散方程，具体过程如下：

2A,建立永磁同步电机q轴电压方程

2B,采用id＝0的矢量控制方法，对永磁同步电机q轴电压方程进行离散化处理，得到以及移项后得

2C，令结合得到

2D,令可得其中RS是定子电阻，L是交直轴电感，ψ_f是永磁体磁链，T是离散时间；

步骤3，通过LM算法求解步骤2中的a、b、c和d的数值，具体过程如下：

3A，选定拟合函数，令θ＝(a b c d)^T，即选取初始点θ0，并将阻尼因子设为λ0＝0.01，其中k为迭代次数，K_max为最大迭代次数，n为采集数值的个数；

3B，计算计算函数的雅可比矩阵

3C，计算g_k＝(J^TJ+λ_kI)^-1J^T(y-Aθ_k)，θk+1＝θk+gk；

3D，如果令λk+1＝λk/10,返回步骤3B，如果则令λk+1＝10·λk,返回步骤步骤3C；

步骤4，根据步骤3得到的a、b、c和d的数值，代入公式得到永磁同步电磁的定子电阻R_S、交流轴电感L和永磁体磁链ψ_f的值。

可选的，在步骤1中，利用逆M序列作为系统激励信号，采集永磁同步电机的q轴电压u_q、q轴电流i_q、d轴电流i_d以及转速ω的具体方法为：

1A，将永磁同步电机q轴电压设置为常数，并将逆M序列叠加到运行在稳定常态中的永磁同步电机的q轴电压中，对永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速进行第一次采样；

1B，保持永磁同步电机q轴电压不变，在永磁同步电机不叠加逆M序列的基础上，对永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速进行第二次采样；

1C，利用步骤1得到的永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速与步骤2得到的永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速，得到利用逆M序列作为系统激励信号时，永磁同步电机的q轴电压u_q、q轴电流i_q、d轴电流i_d以及转速ω。

本发明所取得的有益效果包括：

1、选择逆M序列作为永磁同步电机参数辨识的输入信号，可以对永磁同步电机进行持续的激励，便于参数的调节，提高永磁同步电机参数辨识的精确度；

2、本发明基于LM算法对永磁同步电机的参数进行辨识，乃是一种对永磁同步电机参数进行辨识的新的方法，其对永磁同步电磁参数进行辨识，无需将部分电机参数设定为固定值，也无需利用额外的测量仪器，具有成本低和适用性的特点

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明，将重点放在示出实施例的原理上。

图1是本发明实施例中一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中利用逆M序列作为系统激励信号，采集永磁同步电机的q轴电压u_q、q轴电流i_q、d轴电流i_d以及转速ω的具体方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明为一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法，根据图1-2所示讲述以下实施例：

实施例一：

如图1和图2所示，一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法，包括以下步骤：

步骤1，利用逆M序列作为系统激励信号，采集永磁同步电机的q轴电压u_q、q轴电流i_q、d轴电流i_d以及转速ω；

步骤2，构建永磁同步电机离散方程，具体过程如下：

2A,建立永磁同步电机q轴电压方程

2B,采用id＝0的矢量控制方法，对永磁同步电机q轴电压方程进行离散化处理，得到以及移项后得

2C，令结合

得到

2D,令可得其中RS是定子电阻，L是交流轴电感，ψ_f是永磁体磁链，T是离散时间；

步骤3，通过LM算法求解步骤2中的a、b、c和d的数值，具体过程如下：

3A，选定拟合函数，令θ＝(a b c d)^T，即选取初始点θ0，并将阻尼因子设为λ0＝0.01，其中k为迭代次数，K_max为最大迭代次数，n为采集数值的个数；

3B，计算计算函数的雅可比矩阵

3C，计算g_k＝(J^TJ+λ_kI)^-1J^T(y-Aθ_k)，θk+1＝θk+gk；

3D，如果令λk+1＝λk/10,返回步骤3B，如果则令λk+1＝10·λk,返回步骤步骤3C；

步骤4，根据步骤3得到的a、b、c和d的数值，代入公式得到永磁同步电磁的定子电阻R_S、交流轴电感L和永磁体磁链ψ_f的值。

由于逆M序列相比M序列，其直流成分大大减少，是比M序列更为理想的伪随机码序列，能够对辨识对象进行持续激励，方便调节，是系统辨识中的一种理想的激励信号。

本实施例选择逆M序列作为永磁同步电机参数辨识的输入信号，可以对永磁同步电机进行持续的激励，便于参数的调节，提高永磁同步电机参数辨识的精确度。

另外，目前国内外主要采用将部分电机参数设定为固定值，然后对电磁参数进行辨识，或者利用额外的测量仪器对电机参数进行辨识，这些方法成本高，适用性较低。

LM算法可以求解非线性方程的最小二乘问题，本发明基于LM算法对永磁同步电机的参数进行辨识，乃是一种对永磁同步电机参数进行辨识的新的方法。由于本发明无需将部分电机参数设定为固定值，也无需利用额外的测量仪器，故而本发明所述方法成本低，适用性强。

实施例二：

如图1和图2所示，一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法，包括以下步骤：

步骤1，利用逆M序列作为系统激励信号，采集永磁同步电机的q轴电压u_q、q轴电流i_q、d轴电流i_d以及转速ω；

步骤2，构建永磁同步电机离散方程，具体过程如下：

2A,建立永磁同步电机q轴电压方程

2B,采用id＝0的矢量控制方法，对永磁同步电机q轴电压方程进行离散化处理，得到以及移项后得

2C，令结合

得到

2D,令可得其中RS是定子电阻，L是交流轴电感，ψ_f是永磁体磁链，T是离散时间；

步骤3，通过LM算法求解步骤2中的a、b、c和d的数值，具体过程如下：

3A，选定拟合函数，令θ＝(a b c d)^T，即选取初始点θ0，并将阻尼因子设为λ0＝0.01，其中k为迭代次数，K_max为最大迭代次数，n为采集数值的个数；

3B，计算计算函数的雅可比矩阵

3C，计算θk+1＝θk+gk；

3D，如果令λk+1＝λk/10,返回步骤3B，如果则令λk+1＝10·λk,返回步骤步骤3C；

步骤4，根据步骤3得到的a、b、c和d的数值，代入公式得到永磁同步电磁的定子电阻R_S、交流轴电感L和永磁体磁链ψ_f的值。

在步骤1中，利用逆M序列作为系统激励信号，采集永磁同步电机的q轴电压u_q、q轴电流i_q、d轴电流i_d以及转速ω的具体方法为：

1A，将永磁同步电机q轴电压设置为常数，并将逆M序列叠加到运行在稳定常态中的永磁同步电机的q轴电压中，对永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速进行第一次采样。此时，所采样到的永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速的值由两部分组成，一部分是由q轴的直流电压产生的，另一部分是由逆M序列产生的。

1B，保持永磁同步电机q轴电压不变，在永磁同步电机不叠加逆M序列的基础上，对永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速进行第二次采样。此时的采样值仅由q轴的直流电压产生。

1C，利用步骤1得到的永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速与步骤2得到的永磁同步电机的q轴电压、q轴电流、d轴电流以及转速，得到利用逆M序列作为系统激励信号时，永磁同步电机的q轴电压u_q、q轴电流i_q、d轴电流i_d以及转速ω。

综上所述，本发明公开的一种基于LM算法的永磁同步电机参数辨识方法，所产生的有益技术效果包括：

1、选择逆M序列作为永磁同步电机参数辨识的输入信号，可以对永磁同步电机进行持续的激励，便于参数的调节，提高永磁同步电机参数辨识的精确度；

2、本发明基于LM算法对永磁同步电机的参数进行辨识，乃是一种对永磁同步电机参数进行辨识的新的方法，其对永磁同步电磁参数进行辨识，无需将部分电机参数设定为固定值，也无需利用额外的测量仪器，具有成本低和适用性的特点

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法、系统和设备是示例，各种配置可以适当地省略、替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法和/或可以添加、省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本发明公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置,例如已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本发明公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。