用于永磁同步电动机的电流控制的系统、方法和设备

摘要

所描述的实施方案涉及用于同步电动机的电动机控制，并且更具体地讲，一些实施方案涉及用于永磁同步电动机的电动机电流控制。本发明描述了电流控制器的实施方案，其包括被配置为适于改变PMSM的系统动态的自适应控制器。本发明描述了自适应控制技术的实施方案，其涉及估计PMSM的系统参数以及适配控制动作以补偿此类估计的系统参数。可以预期这种已适配的控制动作将观察电动机电流跟踪到期望电动机电流。本发明还描述了与以上相关的系统、方法和设备。

说明书

技术领域

所描述的实施方案整体涉及电动机电流控制，并且更一般地讲，涉及电动机控制。一些实施方案整体涉及实现用于使电动机电流跟踪到期望电动机电流的过程的驱动器以及实现此类过程的用于永磁同步电动机的控制器。

背景技术

伺服电动机是能够进行准确的旋转角度控制和速度控制的专用电动机，并且通常用于设备的高响应、高精度定位。实现不同控制技术的各种电动机被用作伺服电动机。用于伺服电动机中的一种类型的电动机是使轴的旋转与供给电流的频率同步的同步电动机。典型的同步电动机包括在电动机的定子(即非旋转部分)上的多相交流(AC)电磁体，该定子创建随线电流的振荡而及时旋转的第一磁场(也称为“定子场”)。转子(即旋转部分)包括永磁体或电磁体并且以相同速率与第一磁场同步转动，并因此创建AC电动机的第二同步磁场(也称为“转子场”)。从理论上讲，转子的旋转周期正好等于整数个AC循环。

永磁同步电动机(PMSM)是使用嵌入转子中的永磁体以创建第二恒定磁场的同步电动机。PMSM的定子通常带有连接到AC电源的绕组以产生定子场(即旋转磁场)，该定子场随着定子绕组处的电流(此类电流也称为“定子电流”和“电动机电流”)的振荡而及时旋转。在同步速度下，PMSM极的转子锁定到定子场的旋转。

为了实现高性能的电动机控制，有时将称为场定向控制(FOC)的矢量控制技术用于PMSM。FOC算法将定子电流分解为两个分量：磁场生成部分(i

在FOC控制的电动机的情况下，旋转检测器可以被布置为观察电动机的旋转并将关于所观察的电动机运动的运动信息(例如，旋转位置和旋转速度，非限制)馈送给驱动器。此外，电流检测器可以被布置为观察电动机处的电动机电流(即，在相应定子绕组处观察的定子电流)，并将与所观察的电动机电流有关的电动机电流信息馈送给驱动器。驱动器可以计算误差，这些误差可以指示期望的电动机旋转/电流与观察的电动机运动/电流之间的差异。在理论上，驱动器可以通过控制定子电流来尝试控制电动机旋转以将误差减小到零。这使得伺服电动机能够执行高度准确的定位操作等。

发明内容

虽然本公开以特别指出并清楚地要求保护具体实施方案的权利要求书作为结尾，但当结合附图阅读时，通过以下描述可更容易地确定本公开范围内的实施方案的各种特征和优点。

附图说明

为了容易地识别对任何特定元素或行为的讨论，参考标记中最重要的一个或多个数字是指首次引入该元素的图号。

图1示出了根据一个或多个实施方案的用于控制永磁同步电动机的场定向控制(FOC)矢量控制技术。

图2示出了根据一个或多个实施方案的用于自适应补偿的系统。

图3示出了根据一个或多个实施方案的电流控制回路。

图4示出了根据一个或多个实施方案的电流驱动器。

图5A和图5B示出了根据一个或多个实施方案的与电动机控制并更具体地与电流跟踪相关联的波形。

图6示出了根据一个或多个实施方案的实现自适应补偿的电动机控制系统。

图7示出了根据一个或多个实施方案的电动机控制过程。

图8示出了用于执行自适应控制回路以最小化误差函数的过程。

图9示出了根据一个或多个实施方案的作为执行自适应控制回路的部分的确定估计增益的过程。

图10示出了根据如本公开的发明人所知的现有技术状态的PMSM。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考了形成本公开的一部分的附图，并且在附图中以举例的方式示出了可实施本公开的实施方案的特定示例。充分详细地描述了这些实施方案，以使本领域的普通技术人员能够实践本公开。然而，可利用本文已启用的其他实施方案，并且可在不脱离本公开内容的范围的情况下进行结构、材料和流程变化。

本文所呈现的图示并不旨在为任何特定方法、系统、设备或结构的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施方案的理想化表示。在一些情况下，为了读者的方便，各附图中的类似结构或部件可保持相同或相似的编号；然而，编号的相似性并不一定意味着结构或部件在尺寸、组成、构造或任何其它属性方面是相同的。

以下描述可包括示例以帮助本领域的普通技术人员实践本发明所公开的实施方案。使用术语“示例性的”、“通过示例”和“例如”是指相关描述是说明性的，虽然本公开的范围旨在涵盖示例和法律等同形式，但使用此类术语并不旨在将实施方案或本公开的范围限制于指定的部件、步骤、特征或功能等。

应当容易理解，如本文一般所述并且在附图中示出的实施方案的部件可以许多种不同的构造来布置和设计。因此，对各种实施方案的以下描述并不旨在限制本公开的范围，而是仅代表各种实施方案。虽然这些实施方案的各个方面可在附图中给出，但附图未必按比例绘制，除非特别指明。

此外，所示出和描述的特定实施方式仅为示例，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。元件、电路和功能可以框图形式示出，以便不以不必要的细节模糊本公开。相反，所示出和描述的特定实施方式仅为示例性的，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。另外，块定义和各个块之间逻辑的分区是特定实施方式的示例。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，本公开可通过许多其他分区解决方案来实践。在大多数情况下，已省略了关于时序考虑等的细节，其中此类细节不需要获得本公开的完全理解，并且在相关领域的普通技术人员的能力范围内。

本领域的普通技术人员将会理解，可使用多种不同技术和技法中的任何一者来表示信息和信号。为了清晰地呈现和描述，一些附图可以将信号示出为单个信号。本领域的普通技术人员应当理解，信号可表示信号总线，其中总线可具有多种位宽度，并且本公开可在包括单个数据信号在内的任意数量的数据信号上实现。

结合本文所公开的实施方案描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以用被设计用来执行本文所描述的功能的通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑装置、分立栅极或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任意组合来实现或执行。通用处理器(在本文中也可称为主机处理器或简单主机)可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实现为计算设备的组合，诸如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。在通用计算机可以被配置为执行与本公开的实施方案相关的计算指令(例如，软件代码)时，包括处理器的通用计算机被认为是专用计算机。

实施方案可根据被描绘为流程图、流程示意图、结构图或框图的过程来描述。虽然流程图可将操作动作描述为顺序过程，但是这些动作中的许多动作可在另一序列中、并行地或基本上同时地执行。此外，可重新安排动作的顺序。本文中的过程可对应于方法、线程、函数、过程(procedure)、子例程、子程序、其他结构或它们的组合。此外，本文所公开的方法可以通过硬件、软件或这两者来实现。如果在软件中实现，这些函数可作为一个或多个指令或代码存储或传输到计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，该通信介质包括有利于将计算机程序从一个位置传递到另一个位置的任何介质。

除非明确说明此类限制，否则使用名称诸如“第一”、“第二”等对本文的元件的任何引用不限制那些元件的数量或顺序。相反，这些名称可在本文中用作在两个或更多个元件或元件的实例之间进行区分的便利方法。因此，提及第一元件和第二元件并不意味着在那里只能采用两个元件，或者第一元件必须以某种方式在第二元件之前。此外，除非另外指明，一组元件可包括一个或多个元件。

如本文所用，涉及给定参数、特性或条件的术语“基本上”是指并且包括在本领域的普通技术人员将会理解的给定参数、特性或条件满足小程度的方差的程度，诸如例如在可接受的制造公差内。以举例的方式，取决于基本上符合的具体参数、特性或条件，参数、特性或条件可至少满足90％、至少满足95％、或甚至至少满足99％。

比例积分(PI)控制器有时用于FOC。一般而言，PI控制器接收误差信号作为输入，并生成由P动作和I动作组成的控制动作信号(在本文中也称为I增益，G

在FOC的情况下，实现PI控制回路的PI控制器将电流误差i

仅查看q轴分量，PI控制器试图通过找到实现期望q轴电流

其中L

其中G

PMSM和更一般的伺服电动机的操作可能产生较小干扰(例如，振动、设备磨损，非限制)，并且此类干扰的程度可能影响用于FOC的控制回路。补偿器有时用于通过调谐控制系统性能以解决系统动态来减轻PI控制器上的负担。在用于PMSM的FOC情况下，可以将补偿添加到由等式3限定的q轴控制电压

控制电压

值得注意的是，根据等式4的补偿涉及多个系统参数以便生成补偿信号，包括但不限于q轴电感(L

等式4是PMSM操作的理想表示。本公开的发明人现在认识到，在实践中精确地确定此类系统参数并不容易。此外，等式4不一定会改善控制器的电流跟踪性能，并且如果使用不精确的系统参数，甚至可能会减弱电流跟踪性能。

作为非限制性示例，由于上述干扰，系统参数值准确地表示用于PMSM的电流跟踪过程的各方面的程度可能随时间推移而减少。并且如上所述，重新计算系统参数(诸如电感、相电阻和转子通量)是计算密集型的，并且此类计算容易产生可导致过程不稳定的不精确性。

本公开的发明人已知的常规技术可以依赖于以下中的一个或多个：直接轴和正交轴之间的跨项目补偿，使用较大PI动作来增加控制带宽，和/或高脉冲宽度调制频率和/或立即更新PWM占空比以增加控制带宽。此类技术带来了不期望的权衡，诸如电流回路的低通滤波器特征、减弱的稳定性和较高的噪声、功率损耗以及增加的部件成本和复杂性，非限制。因此，在PMSM的FOC情况下，为了改善运动控制性能，经常忽略改善电流跟踪和更一般的电动机电流控制性能。

本公开的发明人认识到，可以通过估计PMSM的系统参数并施加完全补偿以减少对PI控制器的负担(例如，计算负担，非限制)来改善用于PMSM的FOC的电流跟踪。

如本文所用，“旋转”是指执行绕轴线的至少部分旋转。作为非限制性示例，物理主体(例如，轴或转子，非限制)可以绕轴线旋转，并且力(例如，磁场，非限制)可以绕轴线旋转。

图1示出了根据一个或多个实施方案的实现电流跟踪过程的FOC回路100。FOC回路100包括d动作块102和q动作块104。在此仅讨论q动作块104，因为d动作块102的直接分量的理想电流通常被理解为零。

转向q动作块104，如图1所示，q动作块104试图通过确定误差函数减小控制动作来减小误差函数。PI控制器112响应于误差114而输出第一控制动作126，该误差在图1中表示为i

自适应补偿器106包括补偿器110和估计器108。如本文中所讨论，估计器108可以被配置以提供有关电动机参数(例如，q轴电感、相电阻和转子通量，非限制)的精确信息。通过使用有关电动机参数的精确信息，补偿器110的输出(即控制电压

作为非限制性示例，在大多数情况下，电动机的原始q轴电感和电阻将非常小，因此与电动机的原始q轴电感和电阻相比，系统寄生电感和电阻会极大地改变电动机的实际q轴电感和电阻。在这种情况下，补偿器110单独不能提供正确的输出，并且因此补偿器110将不进行任何补偿，并且可能损坏其中合并补偿器的控制系统的性能。作为又一个非限制性示例，电动机的q轴电感、电阻和转子通量将随温度变化。即使电动机开始运行时，补偿器110单独提供正确输出，但当电动机继续运行时，补偿器110的输出将随着温度增加而变得越来越不正确(即，正确输出与实际输出之间的差异将增加)。

估计器108通常可以被配置为实现自适应控制技术以估计系统参数124。具体地，估计器108提供有关电动机参数的精确信息以辅助补偿器110—例如，与在没有估计器108的辅助下单独操作的补偿器110相比，补偿器110的输出更为正确。另外，在估计器108的辅助下，补偿器110的性能可以减轻PI控制器112上的负担。

作为非限制性示例，自适应控制技术是用于适配基础控制策略以使过程适于过程的动态的技术。适配基础控制策略与过程的更一般控制不同，该过程的更一般控制涉及响应于期望参数和观察参数之间的误差的变化而适配输出。自适应控制可以结合这种更一般控制使用和/或改善这种更一般控制。

作为非限制性示例，自适应控制技术可以包括将输入参数调谐为控制定律或修改控制定律的表达式，并且无论哪种情况，都响应于过程行为的变化。值得注意的是，如果过程与控制器原始调谐之间的不匹配变得非常严重，则非自适应控制器(诸如PI控制器或PID控制器)可能会变得不稳定。不稳定性可以通过停止过程并对于该过程调谐/重新调谐非自适应控制器以及更一般的非自适应控制回路来校正。相反，根据一个或多个实施方案，实现自适应控制技术的控制器和/或控制回路可以在执行过程的同时适配基础控制策略。

图2示出了根据一个或多个实施方案的用于控制电流跟踪过程的自适应补偿器200(诸如自适应补偿器106，非限制)的实施方案。在图2所示的实施方案中，辅助补偿器202的估计器包括多个估计器(在图2中，估计器204、206和208)，每个这样的估计器被配置为计算系统参数。

补偿器202通常可以配置为使用等式4(此处为控制律)来计算自适应补偿分量212，表示为

在等式4′中，第一子分量是由以下表达式限定的电感分量：

其中J是转子惯性，a

第二分量是由以下表达式限定的相电阻器分量：

第三分量是由以下表达式限定的通量分量：

补偿器202使用至少三个参数210，即

电感估计器204可以被配置为估计由补偿器202使用的电感参数

在一个实施方案中，电感估计器204可以被配置为根据等式6确定估计的q轴电感参数：

在一个实施方案中，电阻器估计器206可以被配置为根据等式7确定估计的相电阻器参数：

在一个实施方案中，电感通量估计器208可以被配置为根据等式8确定估计的相电阻参数：

在等式6、等式7和等式8中，P1、P2和P3是根据控制器和更一般的控制回路的控制动作的估计增益，并且参数

作为非限制性示例，一般规定，可以使用调谐技术来反复猜测估计值并进行检查，直到获得令人满意的性能。作为用于确定控制根据控制动作的估计增益P1、P2和P3的算法的又一个非限制性示例：可以使用根据控制动作的估计增益的初始任意值，并且可以生成并观察对应于

图3示出了根据一个或多个实施方案的电动机电流控制回路300的框图。如所描绘的，电动机电流控制回路300可以包括Clarke变压器310、Park变压器312、PI控制器306、自适应控制器308、逆Clarke和Park变压器302和PWM生成器304。

Clarke变压器310可以被配置为响应于测量的i

PI控制器306和自适应控制器308可以被配置为分别输出d控制电压u

逆Clarke和Park变压器302可以被配置为将由PI控制器306和自适应控制器308分别输出的d轴参考电压u

PWM生成器304可以被配置为响应于ua、ub和uc而分别提供脉冲宽度调制电压(PWM电压)DC

图4示出了根据一个或多个实施方案的PMSM驱动系统400。根据一个或多个实施方案，除其他控制回路外，PMSM驱动系统400实现了用于控制被配置为永磁同步电动机(例如，PMSM 410，非限制)的电动机的电动机电流的电动机电流控制回路，诸如图3的电动机电流控制回路300，非限制。

PMSM驱动系统400可以被配置为使PMSM 410的电动机电流的波形跟踪到由电流曲线416限定的波形。与本说明书中的单数术语和复数术语的一般用法一致，虽然术语“电压”、“波形”、“电流”和“曲线”的单数形式可以参考图4至图9进行使用，但这种描述旨在涵盖单数和复数，例如，“一个电压”、“多个电压”、“一个波形”、“多个波形”、“一个电流”、“多个电流”、“一个曲线”、“多个曲线”及其信号。这种描述与本公开一致，作为非限制性示例(图3)，该图示出了用于控制PMSM的多个电动机电流(例如，i

如图4所示，PMSM驱动系统400可以包括运动曲线生成器404、运动控制器406和电流控制器408，其可以可操作地耦接以包括用于驱动PMSM 410的电动机驱动器402。在预期使用情况下，电动机驱动器402可以在可被配置为主要负责实现电动机驱动器402和更一般的PMSM驱动系统400的微控制器中实现。在另一个预期使用情况中，电动机驱动器402可以在包括电动机驱动器402和其他控制元件(诸如图6的过程控制器602，非限制)的微控制器中实现。

运动曲线生成器404通常可以被配置为响应于期望的位置/速度412而创建限定随时间推移的PMSM的期望运动状态的一个或多个s曲线运动曲线。作为非限制性示例，由运动曲线生成器404生成的运动曲线将限定在一定时间段内的给定时间点的PMSM的位置和速度。在s曲线的情况下，由运动曲线生成器404创建的运动曲线的波形将是平滑的(即，可微的)，并且该波形的周期基本上呈“s”形。作为非限制性示例，运动曲线生成器404可以被配置为使用对称参考、非对称参考及其组合来创建运动曲线。运动曲线对应于期望的位置/速度。运动曲线生成器404选择对应于期望位置/速度412的运动曲线414，并将其提供给运动控制器406。

运动控制器406通常可以被配置为执行控制回路，该控制回路涉及大致根据运动曲线414提供预期导致PMSM 410的运动(例如，旋转，非旋转)的电流曲线416。作为这种控制回路的一部分，运动控制器406接收指示PMSM 410的运动(例如，速度、位置、转矩、旋转角度，非限制)的电动机运动反馈420，并且尝试通过调整(例如，添加、修改、删除)电流曲线416的一个或多个特征来减少运动误差，由此获得更新的电流曲线416。在一个或多个实施方案中，运动控制器406可以包括一个或多个分量运动控制器，包括但不限于位置控制器、速度控制器、和/或转矩控制器，并且每个这样的分量控制器还可以实现一个或多个控制回路。

除其他信息外，电流曲线416可包括电动机电流反馈422的期望波形。电流控制器408通常可以被配置为执行电动机电流控制回路(例如，图3的电动机电流控制回路300，非限制)，这涉及提供预期会导致跟踪电流曲线416的PMSM 410处的电动机电流的控制电压418。

如本文所讨论，期望使电动机电流的波形与电流曲线416的期望波形匹配。因此，作为电动机电流控制回路的一部分，电流控制器408接收指示PMSM 410处的一个或多个电动机电流的电动机电流反馈422。电流控制器408可以通过调整如本文所述的控制电压418来尝试减小电流误差(其在本文中也可以被称为“跟踪误差”)，即通过调整由图3的PWM生成器304生成的DC

虽然未在图4中示出，但PMSM驱动系统400可以包括逆变器电路，该逆变器电路被配置用于将由电流控制器408的PWM生成器(例如，图3的PWM生成器304)输出的DC电压转换成表现出期望的脉冲宽度和脉冲频率的对应AC电压，非限制。

值得注意的是，在执行电动机电流控制回路的循环时，电流控制器408可以使用先前循环的电流曲线416，或者使用自先前循环以来由运动控制器406更新的电流曲线416。因此，跟踪误差可能是由于无法完全调谐控制电压以使得电动机电流跟踪电流曲线416而导致的，可以是由于运动控制器406对电流曲线416的调整而导致的，以及其组合，非限制。

图5A和图5B是示出与电动机控制以及更具体地与电流跟踪相关联的波形的信号图。图5A和图5B描绘了在执行电动机控制过程时，并且更具体地，在根据一个或多个实施方案执行电流跟踪过程500时生成的期望电流、反馈电流、期望速度、反馈速度、期望位置和反馈位置的波形的示例。作为非限制性示例，这种电动机控制过程/电流跟踪过程可以由PMSM驱动系统400或更具体地由电动机电流控制回路300执行以用于生成控制电压DC

如图5B中描绘的，电流跟踪过程500正在通过测量电动机电流502(例如，i

图6示出了根据一个或多个实施方案的用于FOC PMSM的速度矢量控制PWM的受控电动机系统600。

如图6所示，过程控制器602可以被配置为根据PMSM 608和/或由PMSM 608机械控制的设备的期望位置和/或速度来提供期望位置/速度618。

响应于期望位置/速度618，驱动器604(例如，图4的电动机驱动器402，非限制)可以被配置为向PMSM 608提供电动机控制606。电动机控制606可以包括但不限于预期导致PMSM 608旋转到期望位置/速度618中指定的位置并处于其中指定的速度的PWM电压(包括但不限于作为控制回路的多个循环的一部分而提供的一系列PWM电压)。

旋转传感器610捕获有关PMSM 608的运动信息(例如，位置/速度信息612，非限制)并将其发送给驱动器604以用于调整电动机控制606以便符合期望位置/速度618。

此外，电流传感器614在PMSM 608处捕获关于电动机电流的电动机电流信息616并将电动机电流信息616馈送到驱动器604。如本文所述，驱动器604将电动机电流信息616与电流传感器614的期望信号进行比较并响应于此类比较而调整电动机控制606。

图7示出了根据一个或多个实施方案的用于控制PMSM的过程700的流程图。

在操作702中，过程700响应于期望电动机电流向电动机提供控制电压。电动机可以包括用于响应于在电动机的静止部分处感应的电动机电流而生成电动机的可旋转部分的旋转的装置。用于响应于在电动机的静止部分处感应的电动机电流而生成电动机的可旋转部分的旋转的装置可以包括但不限于PMSM，其包括但不限于FOC PMSM。

在操作704中，过程700执行电动机电流跟踪过程以用于将观察电动机电流跟踪到期望电动机电流。最初，执行电动机电流跟踪过程可以包括确定预期生成跟踪期望电动机电流的观察电动机电流的控制电压。

在操作706中，过程700响应于在操作704中执行电动机电流跟踪过程而生成误差函数。误差函数指示观察电动机电流与期望电动机电流之间的差异。

在操作708中，过程700使用一个或多个估计的系统参数来调谐自适应控制回路。自适应控制回路可以被配置为最小化误差函数。调谐自适应控制回路可以包括用于生成估计系统参数直到获得稳定的估计系统参数的调谐功能。调谐估计系统参数可以包括针对

在操作710中，过程700执行自适应控制回路以最小化在操作708中调谐的误差函数。使误差函数最小化可能涉及尝试减小期望电动机电流与观测电动机电流之间的差异，如误差函数所指示。尝试最小化误差函数可以包括尝试确定预期使误差函数最小化的控制动作，即减小观察电动机电流的观察波形与期望电动机电流的波形之间的差异。

在操作712中，过程700响应于在操作710中执行已调谐的自适应控制回路而获得第二控制电压。第二控制电压可以被配置为最小化误差函数，并且更具体地，最小化观察电动机电流与期望电动机电流之间的差异。

在操作714中，过程700将操作712中确定的第二控制电压提供给电动机。

图8示出了用于执行自适应控制回路以最小化误差函数的过程800的流程图。

在操作802中，过程800获得预期控制期望电动机电流的期望波形与观察电动机电流的波形之间的差异的第一控制动作。在一个实施方案中，过程800可以通过执行比例积分控制回路来获得第一控制动作。

在操作804中，过程800获得电动机的一个或多个估计的系统参数。在一个实施方案中，过程800通过估计代表电动机的系统动态的一个或多个系统参数来获得一个或多个估计的系统参数。作为非限制性示例，估计的系统参数可以包括估计的电感、估计的相电阻和估计的转子通量。

在操作806中，过程800响应于一个或多个估计的系统参数而获得补偿分量。在一个实施方案中，预期补偿分量补偿在操作804中获得的至少一个估计的系统参数。

在操作808中，过程800响应于在框806中获得的补偿分量而获得第二控制动作。在一个实施方案中，通过调整第一控制动作以补偿估计的系统参数中的至少一个来获得第二控制动作。

在操作810中，过程800响应于在操作808中获得的第二控制动作而生成一个或多个控制电压。一个或多个控制电压可以由PWM生成器(例如，PWM生成器304)生成。在生成一个或多个控制电压之前，第二控制动作可以被转换到多相参考系。

可以选择一个或多个控制电压以最小化由测量的电动机电流所表现的波形(例如，就此类波形所表现的脉冲宽度和脉冲频率而言，非限制)以及用于PMSM的电动机电流的期望电流曲线的期望波形之间的差异。

图9示出了根据一个或多个实施方案的作为执行自适应控制回路的部分的确定估计增益的过程900。

在操作902中，过程900使用初始值来设置与控制系统参数(例如，估计的L、R和I)相对应的根据控制动作的估计增益(例如，等式9、10和11的P1、P2、P3)的值。在一个实施方案中，初始值可以是任意值。在另一个实施方案中，初始值可以由电动机制造商提供。在操作904中，过程900生成用于系统参数中的至少一个的波形。在操作904中生成的波形可以是由等式9、10或11中的一个限定的函数。在操作906中，针对在操作904中生成的波形观察稳定时段。稳定时段是使波形稳定所需的时间段。如果在操作906中观察到的稳定时间段的长度大于指定的阈值(即，波形稳定得太慢)，则在操作908中，增加估计增益的值。如果在操作906中观察到的稳定时间段的长度小于指定的阈值(即，波形稳定得太快)，则在操作910中，减少估计增益的值。

图10示出了用于控制FOC PMSM 900的示例，即q分量和d分量以及三相系统的示例性轴，如本文所讨论。示出了定子绕组a、b和c。在操作中，每个定子绕组a、b和c接收电流(即定子电流)。每个定子绕组的波形都不同。

如在本公开中使用的，术语“模块”或“部件”可以是指被配置为执行可以存储在计算系统的通用硬件(例如，计算机可读介质、处理设备，非限制地)上并且/或者由通用硬件执行的模块或部件和/或软件对象或软件例程的动作的特定硬件实施方式。在一些实施方案中，本公开中描述的不同部件、模块、发动机和服务可以实现为在计算系统上执行的对象或进程(例如，作为单独的线程)。虽然本公开中描述的系统和方法中的一些系统和方法通常被描述为在软件中实现(存储在通用硬件上并且/或者由通用硬件执行)，但是特定硬件实施方式或软件和特定硬件实施方式的组合也是可能且可以预期的。

如本公开内容所用，涉及多个元件的术语“组合”可包括所有元件的组合或某些元件的各种不同子组合中的任何一种组合。例如，短语“A、B、C、

D或它们的组合”可指A、B、C或D中的任一个；A、B、C和D中的每一个的组合；以及A、B、C或D的任何子组合，诸如A、B和C；A、B和D；A、C和D；B、C和D；A和B；A和C；A和D；B和C；B和D；或C和D。

用于本公开，尤其是所附权利要求书中的术语(例如，所附权利要求书的主体)通常旨在作为“开放”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，非限制)。

另外，如果预期特定数量的引入的权利要求表述，则在权利要求中将明确叙述此类意图，并且在不进行此类表述的情况下，不存在此类意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求书可以包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的用法，以介绍权利要求陈述。然而，使用此类短语不应理解为暗示由不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求表述将包含此类引入的权利要求表述的任何特定权利要求限定于仅包含一个此类表述的实施方案，即使当相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词，诸如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”可被解释为指的是“至少一个”或“一个或多个”)；使用用于引入权利要求表述的定冠词的使用也是如此。

此外，即使明确列举了所引入的权利要求详述的具体编号，本领域的技术人员也将认识到，此类详述应被解释为是指的是至少所列举的数目(例如，在没有其它修饰符的情况下，“两个详述”的裸露详述是指至少两个详述或两个或更多个详述)。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一者，非限制”或“A、B和C中的一者或多者，非限制”的常规的那些实例情况下，此类构造一般旨在包括单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A、B和C一起，非限制。

此外，无论在说明书、权利要求书或附图中，呈现两个或更多个另外的术语的任何分离的词或短语应当理解为考虑包括术语中的一个、两个术语中的任意一个或两个术语两者的可能性。例如，短语“A或B”应理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

本公开的附加非限制性实施方案包括：

实施方案1：一种控制电动机的方法，所述电动机被配置用于响应于在所述电动机的静止部分处感应的电动机电流而生成所述电动机的可旋转部分的旋转，所述方法包括：向电动机提供控制电压；执行电动机电流跟踪过程以用于将观察电动机电流跟踪到期望电动机电流；响应于执行所述电动机电流跟踪过程而生成误差函数；调谐自适应控制回路，所述自适应控制回路被配置为使用一个或多个估计的系统参数来最小化所述误差函数；以及响应于所述已调谐的自适应控制回路而执行控制动作。

实施方案2：根据实施方案1所述的方法，还包括：获得预期控制所述期望电动机电流的期望波形与所述观察电动机电流的观察波形之间的差异的第一控制动作；获得所述电动机的一个或多个估计的系统参数；响应于所述一个或多个估计的系统参数而获得补偿分量；以及通过响应于所述补偿分量而调整所述第一控制动作来获得第二控制动作。

实施方案3：根据实施方案1和2中任一项的方法，其中获得所述电动机的所述一个或多个估计的系统参数包括估计表示所述电动机的系统动态的一个或多个系统参数。

实施方案4：根据实施方案1至3中任一项的方法，其中估计表示所述电动机的系统动态的系统参数包括估计电感、相电阻和转子通量中的一个或多个。

实施方案5：根据实施方案1至4中任一项的方法，其中响应于所述一个或多个估计的系统参数而获得补偿分量包括确定预期补偿所述估计的系统参数中的至少一个的分量。

实施方案6：根据实施方案1至5中任一项的方法，还包括响应于通过执行所述自适应控制回路而获得的控制动作，将第二控制电压提供给所述电动机。

实施方案7：根据实施方案1至6中任一项的方法，其中执行所述自适应控制回路包括：使用初始值来设置根据与估计的系统参数相对应的控制动作的估计增益的值；生成至少一个系统参数的波形；以及响应于所述波形而调谐与所述至少一个系统参数相对应的估计增益的值。

实施方案8：根据实施方案1至7中任一项的方法，还包括：观察所述波形的稳定时段；以及响应于所述稳定时段的长度而改变所述估计增益的值。

实施方案9：根据实施方案1至8中任一项的方法，其中响应于所述稳定时段的长度而改变所述估计增益的值包括：响应于所述稳定时段的长度大于指定阈值而增加所述估计增益的值。

实施方案10：根据实施方案1至9中任一项的方法，其中响应于所述稳定时段的长度而改变所述估计增益的值包括：响应于所述稳定时段的长度小于指定阈值而减少所述估计增益的值。

实施方案11：一种用于驱动被配置为永磁同步电动机PMSM的电动机的电动机控制器，所述电动机控制器包括处理器和非暂态机器可读介质，所述介质包括指令，所述指令在由所述处理器执行时将所述电动机控制器配置为：为所述电动机提供第一控制电压；执行电动机电流跟踪过程以用于将观察电动机电流跟踪到期望电动机电流；响应于执行所述电动机电流跟踪过程而生成误差函数；调谐自适应控制回路，所述自适应控制回路被配置为响应于一个或多个估计的系统参数而最小化所述误差函数；以及响应于所述已调谐的自适应控制回路而提供第二控制电压。

实施方案12：根据实施方案11所述的电动机控制器，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步将所述电动机控制器配置为：获得预期控制所述期望电动机电流的期望波形与所述观察电动机电流的观察波形之间的差异的第一控制动作；获得所述电动机的一个或多个估计的系统参数；响应于所述一个或多个估计的系统参数而获得补偿分量；以及通过响应于所述补偿分量而调整所述第一控制动作来获得第二控制动作。

实施方案13：根据实施方案11和12中任一项的电动机控制器，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步将所述电动机控制器配置为通过估计表示所述电动机的系统动态的一个或多个系统参数来获得所述电动机的所述一个或多个估计的系统参数。

实施方案14：根据实施方案11至13中任一项的电动机控制器，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步将所述电动机控制器配置为通过估计电感、相电阻和转子通量中的一个或多个来估计表示所述电动机的系统动态的系统参数。

实施方案15：根据实施方案11至14中任一项的电动机控制器，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步将所述电动机控制器配置为通过确定预期补偿所述估计的系统参数中的至少一个的分量来响应于所述一个或多个估计的系统参数而获得补偿分量。

实施方案16：根据实施方案11至15中任一项的电动机控制器，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步将所述电动机控制器配置为响应于通过执行所述自适应控制回路而获得的控制动作，将第二控制电压提供给所述电动机。

实施方案17：根据实施方案11至16中任一项的电动机控制器，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步将所述电动机控制器配置为通过以下方式来执行所述自适应控制回路：使用初始值来设置根据与估计的系统参数相对应的控制动作的估计增益的值；生成至少一个系统参数的波形；以及响应于所述波形而调谐与所述至少一个系统参数相对应的估计增益的值。

实施方案18：根据实施方案11至17中任一项的电动机控制器，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步将所述电动机控制器配置为通过以下方式来执行所述自适应控制回路：观察所述波形的稳定时段；以及响应于所述稳定时段的长度而改变所述估计增益的值。

实施方案19：根据实施方案11至18中任一项的电动机控制器，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步将所述电动机控制器配置为通过以下方式响应于所述稳定时段的长度而改变所述估计增益的值：响应于所述稳定时段的长度大于指定阈值而增加所述估计增益的值。

实施方案20：根据实施方案11至19中任一项的电动机控制器，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步将所述电动机控制器配置为通过以下方式响应于所述稳定时段的长度而改变所述估计增益的值：响应于所述稳定时段的长度小于指定阈值而减少所述估计增益的值。

实施方案21：一种系统，包括：电动机，所述电动机被配置为场定向控制的永磁同步电动机；以及驱动器，所述驱动器被配置为执行电流跟踪过程以用于将所述电动机的观察电动机电流跟踪到所述电动机的期望电动机电流，所述过程包括：响应于所述电流跟踪过程而生成误差函数；调谐自适应控制回路，所述自适应控制回路被配置为响应于使用估计的系统参数的补偿函数而最小化所述误差函数；以及响应于所述已调谐的自适应控制回路，为所述电动机提供控制电压。

实施方案22：根据实施方案21所述的系统，其中所述误差函数指示期望电动机电流与观察电动机电流之间的差异。

实施方案23：根据实施方案21和22中任一项的系统，其中所述驱动器包括：运动曲线生成器，所述运动曲线生成器响应于期望位置和期望速度中的一个或多个而生成期望运动曲线；运动控制器，所述运动控制器被配置为响应于所述期望运动曲线而输出期望电流曲线；以及电流控制器，所述电流控制器被配置为响应于所述期望电流曲线而输出控制电压。

实施方案24：根据实施方案21至23中任一项的系统，其中所述电流控制器包括：控制器，所述控制器被配置为实现d轴控制回路；以及自适应控制器，所述自适应控制器被配置为实现q轴控制回路。

实施方案25：根据实施方案21至24中任一项的系统，其中所述电流控制器还包括可操作地耦接到Clarke变压器的输出的Park变压器，所述可操作地耦接的Park变压器和Clarke变压器被配置为接收观察电动机电流和观察电动机运动，并且将所述观察电动机电流和所述观察运动转换为q轴分量和d轴分量。

实施方案26：根据实施方案21至25中任一项的系统，其中所述电流控制器还包括被配置为生成脉冲宽度调制的电压控制信号的脉冲宽度调制生成器。

实施方案27：根据实施方案21至26中任一项的系统，其中所述运动控制器包括：速度控制器，所述速度控制器被配置为确定所述期望运动曲线的速度分量；以及位置控制器，所述位置控制器被配置为确定所述期望运动曲线的位置分量。

实施方案28：根据实施方案21至27中任一项的系统，还包括：第一反馈路径，所述第一反馈路径用于向所述运动控制器提供关于所述电动机的操作的运动信息；以及第二反馈路径，所述第二反馈路径用于向所述电流控制器关于供应给所述电动机的所述电动机电流的电动机电流信息。

虽然本文结合某些图示实施方案描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到并理解本发明不受此限制。相反，在不脱离下文所要求保护的本发明的范围及其法律等同形式的情况下，可对图示实施方案和所述实施方案进行许多添加、删除和修改。此外，来自一个实施方案的特性可与另一个实施方案的特性组合，同时仍被包括在发明人所设想的本发明的范围内。