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龙图腾网获悉青岛大学申请的专利永磁同步电机随机系统指令滤波模糊自适应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：CN115313939B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22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：202210978146.8，技术领域涉及：H02P21/14；该发明授权永磁同步电机随机系统指令滤波模糊自适应控制方法是由于金鹏;徐庆龙;张雨;刘占杰;孙吉华;刘加朋;王保防;马玉梅;朱一平;司晨怡;马盼盼设计研发完成，并于2022-08-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本永磁同步电机随机系统指令滤波模糊自适应控制方法在说明书摘要公布了：本发明属于永磁同步电机位置跟踪控制技术领域，公开了一种永磁同步电机随机系统指令滤波模糊自适应控制方法。该方法针对考虑时变状态约束和输入饱和的永磁同步电机随机系统的控制精度要求以及存在的随机扰动和非线性问题，设计模糊自适应反步控制器实现对目标位置的跟踪，构造障碍李雅普诺夫函数以保证电流、转速等状态量不违反时变约束条件。利用模糊逻辑理论处理电机随机系统中的未知非线性项。采用了指令滤波技术与误差补偿机制相结合的方法，不仅解决了传统反步法中出现的“计算爆炸”问题，而且消除了滤波误差的影响。本发明方法能有效抑制输入饱和与随机扰动的影响，提高系统的控制性能，同时能够保证电机系统所有状态在给定的约束范围内。

本发明授权永磁同步电机随机系统指令滤波模糊自适应控制方法在权利要求书中公布了：1.考虑时变状态约束和输入饱和的永磁同步电机随机系统指令滤波模糊自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1.建立永磁同步电机的d-q坐标轴动态数学模型，如公式1所示： 其中，θ表示电机的转子角度，ω表示转子角速度，θ和ω均为系统的状态变量；ud和uq分别表示d、q轴上的电压，ud和uq是系统的输入信号；id和iq分别为d、q轴上的励磁电流；Ld和Lq为d-q坐标系下的定子电感；J表示电机的转动惯量，B表示电机的摩擦系数，TL表示电机的负载转矩，np表示电机的极对数，Φ表示电机的永磁体产生的磁链，Rs表示电机的定子电阻；定义如下变量来简化永磁同步电机的d-q坐标轴动态数学模型； 在考虑随机干扰的情况下，永磁同步电机的d-q坐标轴动态数学模型如下所示： 其中，ψ2、ψ3、ψ4为未知光滑的扰动函数； 步骤2.根据指令滤波技术和自适应反步法原理，设计一种考虑时变状态约束和输入饱和的永磁同步电机随机系统指令滤波模糊自适应控制方法，其控制目标是设计系统的输入信号ud和uq，使x1能很好跟踪期望信号xd，并且系统中所有状态都需满足时变约束条件Γxj＝{xj∈R||xj|＜kcjt}，R表示实数集，kcjt为设计的时变连续函数，j＝1,2,3,4； 对于公式2，考虑系统的输入信号ud和uq受饱和非线性的影响，用u代指ud和uq； 其中，v是真实控制输入，u是实际应用下的控制输入，umax＞0与umin＜0为未知饱和常数；定义如下光滑分段函数来近似代替饱和函数，即： 由公式3和公式4得到，u＝satv＝sv+dv，且： |dv|＝|satv-sv|≤max{umax1-tanh1,umintanh1-1}＝D，D表示正常数； 则存在常数λ有： 其中，v0表示定子的真实控制输入电压v的初始值； vλ＝λv+1-λv0，0＜λ＜1； 当v0＝0，时，得到： 其中，b1i为正常数，i＝1,2； 当在q轴上时，用代指d1v代指dv；当在d轴上时，用代指d2v代指dv；对于如下随机系统：dx＝gxdt+μxdw； 其中，gx和μx为局部Lipschitz函数，且满足gx的初始值g0＝μ0＝0，其中，g0表示gx的初始值，μ0表示μx的初始值； 任意给定Vx∈C2，C2表示复数集，定义函数微分由微分法则得知： 其中，x∈Rn是系统的状态变量，Rn表示n维实数向量集，w∈Rr为标准布朗运动，Rr表示r维实数向量集，表示修正项，Tr表示对角线元素之和； 如果有一个函数Vx∈C2，满足： 其中，β1|x|和β2|x|为k∞类函数，a0和b0为正常数，那么当t≥t0时，Vx满足： E[Vt]为Vt的期望，则随机非线性系统的信号是依概率有界的，t0表示初始时刻； 设fx是定义在紧集Ω上的连续函数，存在一个常数δz＞0和逻辑系统WTSx，使fx＝WTSx+δz，且对于任意的ε＞0，有δz为逼近误差，W为模糊权向量，Sx＝[p1x,…,pNx]T为基函数向量；pmx为高斯函数，即ηm为中心向量，ρm为高斯函数的宽度，m＝1,...,N； 定义如下指令滤波器： 其中，αi为指令滤波器的输入信号,i＝1,2；l11、l12均为指令滤波器的输出信号，并且l11的初始值l110＝αi0，αi0为αi的初始值，l12的初始值l120＝0；如果存在两个常数θ1＞0，θ2＞0，对于任意t≥0时刻，能同时满足则对于任意的总存在合适的ωn＞0和使得 都是有界的； 对于所有的|vj|＜kbjt，有如下不等式成立： 其中，kbjt为时变函数，j＝1,2,3,4； 步骤2.1.基于永磁同步电机动态数学模型，设计如下的基于指令滤波的模糊自适应反步控制器：根据反步法原理，定义跟踪误差变量和补偿误差变量如下： 其中，vj表示补偿误差变量，zj表示跟踪误差变量，xd为给定的期望信号，xi,c为滤波器的输出信号，ξj为滤波误差补偿信号，i＝1,2，j＝1,2,3,4； 定义紧集Ωv＝{|vj|＜kbjt}； 步骤2.2.选取障碍Lyapunov函数： 其中，kb1t＝kc1t-A1t，A1t为满足一定条件的变量，A1t满足的条件会在步骤三稳定性分析中给出，则在紧集Ωv内得到： 由杨氏不等式得： 设计虚拟控制函数α1和滤波误差补偿信号ξ1为： 其中，k1＞0，▽＞0； 因此，公式恒成立，通过公式13～公式15得： 步骤2.3.选取障碍Lyapunov函数： 其中，kb2t＝kc2t-x1,c-A2t； A2t为满足一定条件的变量，A2t满足的条件会在步骤三稳定性分析中给出，γ2为常数，ζ2＝||W2||2，||W2||为模糊权向量W2的范数， 为ζ2的估计值，得到： 实际系统中，负载转矩TL具有上限，负载转矩TL的上限为正数d，满足0≤|TL|≤d； 由杨氏不等式得： 其中，I2＞0，通过公式18～公式19得到： 其中，得到： 其中，h2为常数，m2为常数；ε2表示任意小的正数； 构造虚拟控制函数α2、滤波误差补偿信号ξ2和自适应律为： 其中，k2＞0，通过公式20～公式22得到： 步骤2.4.令 其中，且|d1v|≤DH，其中，DH与b11都为正数； 选取如下障碍Lyapunov函数： 其中，kb3t＝kc3t-x2,c-A3t； A3t为满足一定条件的变量，A3t满足的条件会在步骤三稳定性分析中给出，γ3为常数，ζ3＝||W3||2，||W3||为向量W3的范数， 为ζ3的估计值；得到： 由杨氏不等式得： 其中，I3＞0，通过公式25～公式26得到： 其中， 得到： 其中，h3为常数，m3为常数，ε3表示任意小的正数； 构造如下真实控制律vq和自适应律 其中，设计参数取得到： 步骤2.5.令 其中，且|d2v|≤Dd，Dd与b12都是正数； 选取如下障碍Lyapunov函数： 其中，kb4t＝kc4t，ζ4＝||W4||2，||W4||为向量W4的范数，γ4为常数， 为ζ4的估计值，得到： 由杨氏不等式得： 其中，I4＞0，通过公式32～公式33得到： 得： 其中，m4为常数，h4为常数，ε4表示任意小的正数； 构造真实控制律vd和自适应律如下： 其中，设计参数取得到： 步骤3.对考虑时变状态约束和输入饱和的永磁同步电机随机系统指令滤波模糊自适应控制方法进行稳定性分析； 选择永磁同步电机随机系统的Lyapunov函数为： V＝V438 当|vj|＜kbjt时，有则公式37转化为： 由公式38，对于存在： 其中，V0表示Vt的初始值； 根据公式12、公式17、公式24、公式31和公式38得到： 由式40～41得到： 因此，有 接着选择如下所示的Lyapunov函数来证明补偿信号的有界性； 对公式43进行求导得： 其中，其中， 由杨氏不等式得： 则 其中，由此得到： 由公式39得vj，ζn都是有界的； 通过公式46得知，ξj是有界的，因此，zj也是有界的； 由v1＝z1-ξ1，z1＝x1-xd，有 取A1t≥|xdt|+|ξ1t|，有|x1|＜kc1t-A1t-|xdt+ξ1t|＜kc1t； 通过公式15得知，α1是与z1和有关的函数，因此，α1有其最小上界ι1，通过得到τ1表示x1,c的最小上界； 然后根据v2＝z2-ξ2，z2＝x2-x1,c，得到取A2t＞|ξ2|，有|x2|＜kc2-A2t-|ξ2|＜kc2；取A3t＞0，进一步得到|x3|＜kc3；|x4|＜kc4； 由公式29和公式36得知，vq是与v3、ζ3有关的函数，vd是与v4、ζ4有关的函数，因此，vq和vd都是有界的； 因此，在考虑时变状态约束与输入饱和的情况下，该系统中所有信号都是有界的。

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