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K1373 基于ESO-PLL与Bi-GRU融合的永磁同步电...(技术产业化)

  • 申请人:...大学
  • 发布时间:2025.10.31
  • 技术领域:电气自动化
  • 所属行业:电机与发电设备
  • 是否专利:有专利
  • 专利类型:发明
  • 专利号:CN20251...645.4
  • 技术成熟度:可以量产
  • 是否产业:已产业
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  • 技术介绍
  • 成果评价
  1.      永磁同步电机无位置传感器控制技术通过算法估计转子位置与转速,在降低硬件成本、提升系统可靠性方面具有显著优势,已成为电动汽车驱动、工业伺服系统及航空航天作动器等高端装备的核心技术之一。然而,随着应用场景向高动态、强干扰、宽工况范围延伸,传统方法面临严峻挑战:

         模型驱动方法(如ESO-PLL)基于永磁同步电机数学模型构建扩张状态观测器,虽通过扩张状态观测器(ESO)在线补偿参数摄动与外部扰动,并利用锁相环(PLL)实现快速相位跟踪,但其性能受限于线性建模框架——在磁饱和、逆变器死区效应等非线性动态下,模型失配导致位置估计误差徒增;同时,低速运行时反电动势幅值衰减与高频噪声耦合,迫使锁相环在动态响应与噪声抑制间被动折衷,难以兼顾精度与鲁棒性。

         数据驱动方法(如Bi-GRU)通过循环神经网络学习电压、电流时序信号与转子位置与转速的隐含映射关系,能够自主捕获传统模型难以描述的复杂非线性特征(如温度漂移引起的电阻渐变、轴承摩擦的随机扰动)。

         为此,融合扩张状态观测器-锁相环与双向门控循环神经网络的协调观测构架成为必然选择:

         1、分层扰动治理:ESO-PLL负责低频段参数摄动与负载突变的快速补偿,Bi-GRU专注高频线性谐波(如逆变器开关噪声)与为建模动态(如磁滞效应)的智能抑制,形成宽频域扰动覆盖;

         2、动态资源调配:在稳态或标称工况下,优先运行轻量化ESO-PLL以降低计算负载;在瞬态或复杂非线性工况下,激活Bi-GRU增强动态跟踪精度,实现计算资源与性能需求的动态平衡;

         3、双向信息融合:将Bi-GRU输出的位置估计作为ESO扰动观测的先验约束,提升ESO对突变扰动的跟踪速度;同时利用ESO生成的伪标签数据在线微调Bi-GRU,缓解真实数据稀缺问题。

         基于ESO-PLL与Bi-GRU融合的永磁同步电...,用于解决传统单一观测器在复杂工况下的动态精度不足的技术问题,以及解决电机全速域控制技术问题,属于永磁同步电机无位置传感器控制技术领域。本发明包括以下步骤:步骤一、通过ESO?PLL相结合对永磁同步电机转子的位置与转速进行预测;步骤二、通过Bi?GRU神经网络模型对永磁同步电机转子的位置与转速进行预测;步骤三、将ESO?PLL的预测值与Bi?GRU神经网络模型的预测值进行加权配比,建立ESO?PLL与Bi?GRU的融合预测表达式,提高永磁同步电机全速域的无位置传感器控制性能。