一种永磁同步电机混沌系统自适应动态面控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机混沌系统自适应动态面控制方法，该方法包括(1)建立永磁同步电机混沌系统的数学动力学模型；(2)利用神经网络逼近系统方程中的未知非线性项，针对永磁同步电机的动力学方程，引入一阶低通滤波器来代替虚拟控制的导数；(3)设计自适应率对神经网络权值进行更新。本发明专利技术使用RBF网络去逼近系统模型的非线性未知项和非线性项、非线性阻尼项克服来克服外界扰动；引入一阶低通滤波器来代替虚拟控制的导数，以消除反演控制法中微分项的膨胀现象；本发明专利技术能够有效抑制参数未知、混沌振荡及外界扰动对系统的影响，具有良好的有效性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机混沌系统自适应动态面控制方法
本专利技术涉及一种永磁同步电机混沌系统自适应动态面控制方法。
技术介绍
永磁同步电机作为典型的机电一体化产品，因其具有结构简单、运行可靠、功率密度大、转矩惯量比较大以及转矩电流比高的优势，在航空航天、机器人、数控机床、车辆工程等领域得到广泛应用，但是均未综合考虑不确定性未知参数、外界扰动等因素对非线性永磁同步电机系统性能的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种永磁同步电机混沌系统自适应动态面控制方法，以解决上述现有技术中存在的问题。本专利技术采取的技术方案为：一种永磁同步电机混沌系统自适应动态面控制方法，该方法包括以下步骤：(1)建立永磁同步电机系统名义动力学模型：式中：其中x1＝ω,x2＝iq,x3＝id,uq和ud分别为名义定子转速、q轴和d轴定子电流和电压，TL表示名义负载转矩，γ1和γ2为系统未知参数；设1：有界未知扰动项Δi(xi,t)满足条件|Δi(x,t)|＜di,i＝1,2,3，di为正实数；设2：参数γi,i＝1,2未知但是有界，存在已知正数γim,γiM，使γim≤γi≤γiM；设3：理想轨迹参考信号x1d有界，其一阶、二阶导数都存在，并且满足其中χ为正实数；设4：神经网络估计误差σi有界，存在一个正定的常数σM,满足|σi|≤σM；设5：克服有界不确定扰动Δi(x,t)的非线性阻尼项，其中ε为任意小的正实数，Si为第i个动态面,i＝1,2,3；(2)对步骤(1)中数学模型建立自适应动态面控制器：定义1：对于任意给定的连续光滑跟踪轨迹信号，定义相应的动态面为：式中：Si,i＝1,2,3为第i个动态面；x1d为参考信号；x2d为式(8)中获得的系统新的状态变量；结合定义1对Si求t的导数可得：式中：x2,uq,ud为虚拟控制输入；fi,i＝1,2,3分别为：f2(x1,x2,x3)＝-x2-x1x3+γ2x1，f3(x1,x2,x3)＝-x3+x1x2，其中γi,i＝1,2和TL为系统未知参数；定义2：非线性函数fi用自适应RBF神经网络进行逼近的估计为：其中Wi*为理想权值，||Wi*||≤WM；当i＝1,2时，选取WiT、如式(5)；当i＝3时，取：结合定义2对非线性未知项或非线性项fi,i＝1,2,3，利用自适应RBF网络进行估计，选择虚拟控制律为：选择自适应律为：式(6)和(7)中：ci,ηi为正实数，为对权值WiT的估计，Γi＝ΓiT＞0；将输入到一阶低通滤波器，其时间常数为τ2，得到新的状态变量x2d本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术永磁同步电机为受控对象，使用RBF网络去逼近系统模型的非线性未知项和非线性项、非线性阻尼项克服来克服外界扰动；在通过系统名义动力模型名义定子转速与理想轨迹信号定义的动态面上，引入一阶低通滤波器来代替虚拟控制的导数，以消除反演控制法中微分项的膨胀现象；本专利技术通过仿真结果表明本申请的控制方法的控制器能够有效抑制参数未知、混沌振荡及外界扰动对系统的影响，具有良好的有效性和鲁棒性。附图说明图1为在参数γ1＝5.46和γ2＝20下的奇异吸引体图；图2为名义转子转速在参数γ1＝5.46和γ2＝20的混沌时间序列图；图3为名义q轴电流在参数γ1＝5.46和γ2＝20的混沌时间序列图；图4为名义d轴电流在参数γ1＝5.46和γ2＝20的混沌时间序列图；图5为在参数γ1＝5.46和γ2＝20的相位时名义q轴电流和名义转子转速图；图6为在参数γ1＝5.46和γ2＝20的相位时名义d轴电流和名义转子转速图；图7为在参数γ1＝5.46和γ2＝20的相位时名义d轴电流和名义q轴电流图；图8为永磁同步电机控制原理图；图9为在参数γ1＝4.56,γ3＝20下函数f1的神经网络逼近图；图10为在参数γ1＝4.56,γ3＝20下函数f2的神经网络逼近图；图11为在参数γ1＝4.56,γ3＝20下函数f3的神经网络逼近图；图12为在参数γ1＝5.46,γ2＝20下系统受外界扰动的转速轨迹追踪分析示意图；图13为在参数γ1＝5.46,γ2＝20下系统受外界扰动的q轴电流分析示意图；图14为在参数γ1＝5.46,γ2＝20下系统受外界扰动的d轴电流分析示意图；图15为在参数γ1＝5.46,γ2＝20下系统受外界扰动的q轴控制输入电压分析示意图；图16为在参数γ1＝5.46,γ2＝20下系统受外界扰动的d轴控制输入电压分析示意图；图17为系统参数扰动时的鲁棒分析时转速轨迹追踪误差图；图18为系统参数扰动时的鲁棒分析时q轴控制输入电压图；图19为系统参数扰动时的鲁棒分析时d轴控制输入电压图；图20为系统参数扰动时的鲁棒分析时对γ1的估计图。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。实施例1：一种永磁同步电机混沌系统自适应动态面控制方法，该方法包括以下步骤：(1)建立永磁同步电机系统名义动力学模型：表面张贴式永磁同步电机(S永磁同步电机)在d-q坐标系下的系统动力学方程可表示为:式中：为d,q轴上等效电流的电枢电流分量；为电机转子机械角速度；为定子电压在d,q轴上的感应电动势；R为定子电枢电阻；为负载转矩；L为电枢电感，与电感在d,q轴上的分量Ld,Lq相等，即L＝Ld＝Lq；ψr永磁通量；B为粘滞摩擦系数；J为转动惯量；np为极对数；为了简化(1)式，取极对数为np＝1，引入新的变量x1＝ω,x2＝iq,x3＝id，并且考虑带有外界未知扰动可Δi,(i＝1,2,3)，可得到带有外界扰动Δi的系统名义动力学模型，系统名义动力学模型：式中：其中x1＝ω,x2＝iq,x3＝id,uq和ud分别为名义定子转速、q轴和d轴定子电流和电压，TL表示名义负载转矩，γ1和γ2为系统未知参数；很显然，永磁同步电机系统的名义动力学模型因转速与电流耦合具有高度的非线性。另外，当系统参数处于某些特定区域时，永磁同步电机将产生混沌行为；图1-图3说明了永磁同步电机系统参数与状态处于γ1＝5.46，γ2＝20，ω(0)＝-5，uq＝ud＝0，iq(0)＝0.01，id(0)＝20和TL＝0时的奇异吸引子、混沌时间序列以及相位情况，揭示了永磁同步电机系统的混沌现象具有非周期、随机、突发以及间断病态振荡的特点。如果不采取措施抑制混沌，那么永磁同步电机系统在运行的过程中将出现不规则的转矩与转速的间歇振荡、电磁噪声，控制性能的不稳定等现象，这些现象直接影响到系统的运行精度和可靠性；设1：有界未知扰动项Δi(xi,t)满足条件|Δi(x,t)|＜di,i＝1,2,3，di为正实数；设2：参数γi,i＝1,2未知但是有界，存在已知正数γim,γiM，使γim≤γi≤γiM；设3：理想轨迹参考信号x1d有界，其一阶、二阶导数都存在，并且满足其中χ为正实数；设4：神经网络估计误差σi有界，存在一个正定的常数σM,满足|σi|≤σM；设5：克服有界不确定扰动Δi(x,t)的非线性阻尼项，其中ε为任意小的正实数，Si为第i个动态面,i＝1,2,3；(2)对步骤(1)中数学模型建立自适应动态面控制器：定义1：对于任意给定的连续光滑跟踪轨迹信号，定义相应的动态面为：式中：Si,i＝1,2,3为第i个动态面；x1d为参考信号；x2d为式(8)中获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机混沌系统自适应动态面控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)建立永磁同步电机系统名义动力学模型：

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机混沌系统自适应动态面控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)建立永磁同步电机系统名义动力学模型：式中：其中x1＝ω,x2＝iq,x3＝id,uq和ud分别为名义定子转速、q轴和d轴定子电流和电压，TL表示名义负载转矩，γ1和γ2为系统未知参数；设1：有界未知扰动项Δi(xi,t)满足条件|Δi(x,t)|＜di,i＝1,2,3，di为正实数；设2：参数γi,i＝1,2未知但是有界，存在已知正数γim,γiM，使γim≤γi≤γiM；设3：理想轨迹参考信号x1d有界，其一阶、二阶导数都存在，并且满足其中χ为正实数；设4：神经网络估计误差σi有界，存在一个正定的常数σM,满足|σi|≤σM；设5：克服有界不确定扰动Δi(x,t)的非线性阻尼项，其中ε为任意小的正实数，Si为第i个动态面,i＝1,2,3；(2)对步骤(1)中数学模型建立自适应动态面控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钧星，罗绍华，李少波，牛程程，周鹏，冯陈定，赵乐，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52