一種六相永磁同步直線電機一體化逆控制方法技術

本發明專利技術公開了一種六相永磁同步直線電機一體化逆控制方法，按次級磁鏈定向時，六相永磁同步直線電機采用初級電流d軸分量id＝0控制方法，構成六相永磁同步直線電機調速系統。分析系統數學模型的可逆性，構建六相永磁同步直線電機調速系統的右逆控制模型；在確定速度與電流及其導數之間函數關系存在的前提下，將該函數關系代入右逆控制模型中，構成新型一體化逆系統。利用LSSVM逼近所述新型一體化逆系統模型，通過相應積分器和微分器表征其動態特性，得到LSSVM一體化逆系統。將LSSVM一體化逆系統串聯在原系統之前，附加控制器，實現六相永磁同步直線電機的LSSVM一體化逆控制。本發明專利技術控制效果好，具有較強的抗干擾能力和魯棒性，且易于實現。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及六相永磁同步直線電機的一種一體化逆控制方法，適用于電力傳動控制的

技術介紹
直線電機作為一種新型電機，在現代運動控制系統中呈現出極大的生命力。隨著永磁材料的快速發展，具有高效節能、結構靈活等優勢的永磁直線電機應用領域日益拓寬。多相永磁同步直線電機是對永磁同步直線電機的進一步發展，具有諸多優點可用低壓器件實現大功率，特別適合無法得到高壓但需要輸出大功率的場合；可顯著降低電機諧波損耗，減小電機轉矩脈動，提高系統效率及穩定性。因此廣泛應用于物流系統、工業設備、信息與自動化系統、交通與民用、軍事等多方面。 同時，多相永磁同步直線電機的控制要求也日益嚴格。然而，多相永磁同步直線電機是一個多變量的強耦合非線性系統，并且由于采用直接驅動方式，負載擾動、紋波推力擾動、摩擦力擾動和其他不確定性擾動會直接作用于電機，嚴重影響電機的控制精度。傳統的PID控制策略已不能滿足其控制要求；自適應PID控制則過分依賴對象的參數辨識，計算量大，實時性差。非線性控制理論中，滑模控制因響應速度快、對參數攝動及外部干擾有很強的魯棒性，但這種魯棒性建立在控制量高頻抖振的基礎上，并且切換控制時的不連續性加重了抖振程度。模糊神經網絡方法可獲得較好的速度跟蹤效果，但該方法是一種基于誤差控制的策略，無法從根本上削弱非線性因素對系統性能的影響。神經網絡逆控制作為一種智能的反饋線性化方法，結合了逆系統方法的物理概念清晰、易于理解的特點及神經網絡的高度的非線性函數逼近和自適應能力強的優勢，目前正越來越多地應用于交流調速系統中。獲得精確的速度是多相永磁同步直線電機可靠運行和高性能控制的前提。就傳統技術而言，一般采用安裝速度傳感器來測量速度。然而，速度傳感器的引入，不僅增加了系統成本和復雜度，而且降低了系統運行的可靠性和環境適應性，限制了多相永磁同步直線電機的應用范圍。近年來，國內外學者已經對無速度傳感器技術開展了廣泛的研究，主要有基于電機反電勢的辨識以及運用觀測技術的辨識方法。
技術實現思路
專利技術目的本專利技術以六相永磁同步直線電機為對象，目的是提供一種適用于多相永磁同步直線電機的一體化逆系統控制方法，同時實現速度的辨識與控制。技術方案一種六相永磁同步直線電機一體化逆控制方法，包括按次級磁鏈定向時,六相永磁同步直線電機采用初級電流d軸分量id = O控制方法，構成六相永磁同步直線電機調速系統。分析六相永磁同步直線電機調速系統數學模型的可逆性，在此基礎上構建六相永磁同步直線電機調速系統的右逆控制模型；同時，在確定速度與電流及其導數之間函數關系存在的前提下，將該函數關系代入右逆控制模型中，構成新型一體化逆系統。利用最小二乘支持向量機(LSSVM)逼近所述新型一體化逆系統模型，并通過相應積分器和微分器表征其動態特性，得到LSSVM —體化逆系統。將LSSVM —體化逆系統串聯在六相永磁同步直線電機調速系統之前，并設計附加控制器，實現六相永磁同步直線電機的LSSVM —體化逆控制。有益效果與現有技術相比，本專利技術提供的六相永磁同步直線電機一體化逆控制方法，具有以下優點I、串聯LSSVM —體化逆系統后得到的偽線性系統，實現了六相永磁同步直線電機調速系統的線性化，使通過附加簡單的控制器來獲取高性能的控制效果成為可能。2、本專利技術提出的方法不依賴系統內在機理和先驗知識，對參數變化和負載擾動等不確定因素具有較強的抗干擾能力和魯棒性，實現了六相永磁同步直線電機的高性能控制。3、LSSVM—體化逆方法在一個框架內實現了速度的辨識與控制，結構簡單、易于實 現；為六相永磁同步直線電機的無速度傳感器運行提供了一條可行的新途徑。附圖說明圖I為本專利技術實施例的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例的LSSVM —體化逆控制器對六相永磁同步直線電機調速系統進行控制的框圖。具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡明本專利技術，應理解這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍，在閱讀了本專利技術之后，本領域技術人員對本專利技術的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。六相永磁同步直線電機一體化逆控制方法，具體實施分以下6步I、按次級磁鏈定向時,六相永磁同步直線電機采用初級電流d軸分量id = O控制方法，并與負載相結合構成六相永磁同步直線電機調速系統I，六相永磁同步直線電機調速系統I模型簡化為一個單輸入單輸出的非線性系統，輸入量為初級電壓q軸分量uq2,輸出量為電機速度ω#。選擇初級電流q軸分量iq3和電機速度ω#為六相永磁同步直線電機調速系統I的狀態量，得到的數學模型為二階狀態方程。2、采用Interactor算法對六相永磁同步直線電機調速系統I輸出量(電機速度ωΓ4)求偏導直至顯含輸入量uq2，得到其相對階數為二階。六相永磁同步直線電機調速系統I對應的右逆系統存在，并可確定其右逆系統的輸入變量為電機速度ω#的二階導數 ，輸出變量為初級電壓Q軸分量Uq2。3、根據左逆軟測量理論，由系初級電流q軸分量iq3的表達式可知，電機速度ω#與初級電流q軸分量iq3及其一階導數^之間存在函數關系，即ω 3可由通過iq3及其一階導數i進行觀測，得到速度觀測值倉5。將該函數關系代入右逆模型中，構成新型的一體化逆系統，其輸入變量為初級電流q軸分量iq4和電機速度ω r3的二階導數屯，輸出變量為速度觀測值 >、和初級電壓q軸分量uq2。4、將六相永磁同步直線電機調速系統I采用初級電流d軸分量id = O控制方法運行，用符合實際運行范圍的隨機方波作為輸入量11,2。對相應數據進行采樣、平滑濾波、求取導數和等間隔取樣。選擇高斯函數K(x，Xi) = exp (-I x-xj |2/2σ2)作為核函數離線訓練最小二乘支持向量機(LSSVM)6。5、將離線訓練好的LSSVM 6加兩個積分器、一個微分器構成LSSVM —體化逆系統7，如圖I上圖中虛線框內所示。將LSSVM—體化逆系統7串聯在六相永磁同步直線電機調速系統I之前，六相永磁同步直線電機調速系統I被線性化為電機速度的偽線性二階系統8,如圖I下圖所示。6、依據線性系統的設計方法，對得到的偽線性二階系統8設計附加控制器，采用最為簡單成熟、工程應用最多的PID調節器9。將LSSVM —體化逆系統7和PID調節器9共 同組成LSSVM —體化逆控制器10 (見圖2中的虛線框內所示)，對六相永磁同步直線電機調速系統I進行的控制，如圖2所示。圖中舍去了速度傳感器，實現了六相永磁同步直線電機調速系統I的無速度傳感器運行。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種六相永磁同步直線電機一體化逆控制方法，其特征在于，包括：按次級磁鏈定向時，六相永磁同步直線電機采用初級電流d軸分量id＝0控制方法，構成六相永磁同步直線電機調速系統；分析六相永磁同步直線電機調速系統數學模型的可逆性，在此基礎上構建六相永磁同步直線電機調速系統的右逆控制模型；在確定速度與電流及其導數之間函數關系存在的前提下，將該函數關系代入右逆控制模型中，構成一體新型化逆系統；利用最小二乘支持向量機逼近所述新型一體化逆系統模型，并通過相應積分器和微分器表征其動態特性，得到LSSVM一體化逆系統；將LSSVM一體化逆系統串聯在六相永磁同步直線電機調速系統之前，并設計附加控制器，實現六相永磁同步直線電機的LSSVM一體化逆控制。

【技術特征摘要】
1.一種六相永磁同步直線電機一體化逆控制方法，其特征在于，包括 按次級磁鏈定向時，六相永磁同步直線電機采用初級電流d軸分量id = O控制方法，構成六相永磁同步直線電機調速系統； 分析六相永磁同步直線電機調速系統數學模型的可逆性，在此基礎上構建六相永磁同步直線電機調速系統的右逆控制模型； 在確定速度與電流及其導數之間函數關系存在的前提下，將該函數關系代入右逆控制模型中，構成一體新型化逆系統； 利用最小二乘支持向量機逼近所述新型一體化逆系統模型，并通過相應積分器和微分器表征其動態特性，得到LSSVM —體化逆系統； 將LSSVM —體化逆系統串聯在六相永磁同步直線電機調速系統之前，并設計附加控制器，實現六相永磁同步直線電機的LSSVM ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張懿，魏海峰，馮友兵，王玉龍，朱志宇，
申請(專利權)人：江蘇科技大學，
類型：發明
國別省市：