一种直线电机无位置传感器控制系统，包括：直线电机；节点开关，设置于直线电机，节点开关配置为在直线电机的运行过程中，其生成动子在定子部内运行时的开关信号；开关信号包括开通信号和关断信号；控制装置，包括矢量控制模块和与矢量控制模块连接的无传感器控制模块；其中，节点开关与矢量控制模块连接，矢量控制模块根据开通信号生成电流信号和电压信号；无传感器控制模块根据电流信号和电压信号生成动子的反馈量，反馈量包括位置信息和速度信息，矢量控制模块根据反馈量进行电机控制。矢量控制模块根据反馈量进行电机控制。矢量控制模块根据反馈量进行电机控制。
【技术实现步骤摘要】
一种直线电机无位置传感器控制系统
[0001]本申请涉及直线电机控制
，具体涉及一种直线电机无位置传感器控制系统。
技术介绍
[0002]随着科技的进步、工业的发展以及军事需求的增长，电磁弹射技术将更加广泛的应用到军事领域以及日常工业生产和生活当中。电磁弹射技术是采用电磁的能量来推动被弹射物体向外运动。相比于传统的弹射技术，电磁弹射器的体积变得更小，提供的推力变得更大，控制精度更高同时可以更加方便的调节电磁推力的大小，适宜于在较短的行程内发射大载荷。
[0003]在电磁弹射的实际应用中，对电机的动子及负载的过载控制、动子的速度以及动子的位置等相关参数有十分精确的要求。
[0004]但是，在实际的电机进给系统当中，为了能够实现高精度的性能需求，通常需要安装传感器以获取精确的速度和位置信息，这不仅增加了系统的成本和维护费用，同时，由于传感器易受温度、湿度、振动和电磁干扰等条件的影响，会使系统的稳定性和可靠性变差，尤其是在无法安装传感器的场合当中，直线电机无传感器控制技术的研究显得更加重要。
技术实现思路
[0005]针对上述存在的问题，本申请实施例提供一种直线电机无位置传感器控制系统，至少能够解决上述问题。
[0006]本申请实施例的第一个方面提供了一种直线电机无位置传感器控制系统，包括：直线电机；
[0007]节点开关，设置于直线电机，所述节点开关配置为在直线电机的运行过程中，其生成动子在定子部内运行时的开关信号；所述开关信号包括开通信号和关断信号；
[0008]控制装置，包括矢量控制模块和与所述矢量控制模块连接的无传感器控制模块；
[0009]其中，所述节点开关与所述矢量控制模块连接，所述矢量控制模块根据所述开通信号生成电流信号和电压信号；所述无传感器控制模块根据电流信号和电压信号生成动子的反馈量，所述反馈量包括位置信息和速度信息，所述矢量控制模块根据所述反馈量进行电机控制。
[0010]一些实施例中，所述定子部包括相对设置的两个定子，两个所述定子均包括若干级定子段，两个所述定子的定子段数量相同并一一对应设置；其中，所述动子设置于两定子之间；所述节点开关设置于相邻接的两个所述定子段间。
[0011]一些实施例中，所述动子的长度尺寸小于所述定子段的长度尺寸。
[0012]一些实施例中，所述无传感器控制模块包括第一无传感器控制子模块和第二无传感器控制子模块，所述第一无传感器控制子模块与奇数级的定子段连接，第二无传感器控制子模块与偶数级的所述定子段连接；
[0013]所述矢量控制模块包括第一矢量控制子模块和第二矢量控制子模块，所述第一矢量控制子模块与所述第一无传感器控制子模块，所述第二矢量控制子模块与第二无传感器控制子模块连接。
[0014]一些实施例中，所述节点开关配置为在所述动子位于各级定子段内，或进入相邻的下一级定子段时生成所述开通信号；及所述节点开关配置为在所述动子离开相邻的上一级定子段时生成所述关断信号。
[0015]一些实施例中，所述矢量控制模块包括逆变器，所述逆变器与所述节点开关连接，所述逆变器根据所述开通信号生成电流信号和和电压信号；
[0016]其中，所述矢量控制模块还包括坐标变换器，所述坐标变换器与所述逆变器连接，其用于对电流信号和电压信号进行坐标变换。
[0017]一些实施例中，所述无传感器控制模块包括滤波器、滑模观测器和锁相环，所述滤波器与所述坐标变换器连接，所述滑模器分别与所述滤波器和所述锁相环连接；
[0018]其中，所述滤波器用于对坐标变换后的电流信号和电压信号进行滤波；所述滑模观测器根据滤波后的电流信号和电压信号得到估算的连续扩展反电动势值，所述的锁相环根据估算的扩展反电动势值解算出动子的反馈量，并将所述反馈量反馈至所述矢量控制模块。
[0019]一些实施例中，所述无传感器控制模块还包括：
[0020]预估速度给定模块，所述预估速度给定模块根据所述关断信号时，将预估给定速度信号作为反馈量反馈至所述矢量控制模块；其中，预估给定速度信号为固定加速度的斜坡信号。
[0021]一些实施例中，所述电机为永磁同步直线电机，其静止坐标系下的电压满足条件式：
[0022][0023]式中u
α
、u
β
分别表示定子电压，i
α
、i
β
分别表示定子电流，R为电阻，L
d
、L
q
为定子电感，ω
e
为电角速度，p为微分算子，E
α
、E
β
为扩展反电动势，且满足：
[0024][0025]θ
e
为电角度，ψ
f
为定子磁链；
[0026]由式(1)，永磁同步直线电机滑模观测器设计为：
[0027][0028]其中，为定子电流的观测值，u
α
、u
β
为滑模观测器的控制输入，v
α
、v
β
是E
α
、E
β
对应的等效控制量。
[0029]一些实施例中，设计滑模控制律，由式(3)设计滑模控制律：
[0030][0031]其中，sgn(s)为符号函数，该函数满足：
[0032][0033]其中，a是正常数。
[0034]一些实施例中，锁相环中电角度的观测值到电角度实际值θ
e
的传递函数为：
[0035][0036]其中，式中ω
n
决定了PI控制器的带宽，根据实际工况确定锁相环中PI控制器参数；其中，通过锁相环用于解算出反馈量，包括位置信息和速度信息，其中，s表示为位置信息，v
m
表示为速度信息；位置信息s和速度信息v
m
满足下述条件式：
[0037][0038][0039]一些实施例中，滤波器为低通滤波器；
[0040]其中，根据预估给定速度信号确定电机给定速度，并设计滤波器的截止频率，滤波器的传递函数可表示为：
[0041][0042]其截止频率设计为：
[0043][0044]式中v为电机给定速度，p为电机极对数。
[0045]一些实施例中，根据解算的电机的速度v
m
求得由滤波器引起的动子位置估计误差Δθ，对电机动子位置的初始估计值进行补偿得到电机动子位置的准确估计值
[0046]其中，通过频率特性法求得滤波器引起的动子位置估计误差Δθ满足条件式：
[0047][0048]并对直线电机动子位置的初始估计值进行补偿得到
[0049]本申请的有益效果包括：
[0050](1)本申请一种直线电机无位置传感器控制系统，特别是对分段式永磁同步直线电机无位置传感器控制，该系统利用设置于定子段间的节点开关提供的开关信号，解决了控制装置独立运行不能精准估算段间速度的问题，实现了直本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种直线电机无位置传感器控制系统，包括：直线电机；节点开关，设置于直线电机，所述节点开关配置为在直线电机的运行过程中，其生成动子在定子部内运行时的开关信号；所述开关信号包括开通信号和关断信号；控制装置，包括矢量控制模块和与所述矢量控制模块连接的无传感器控制模块；其中，所述节点开关与所述矢量控制模块连接，所述矢量控制模块根据所述开通信号生成电流信号和电压信号；所述无传感器控制模块根据电流信号和电压信号生成动子的反馈量，所述反馈量包括位置信息和速度信息，所述矢量控制模块根据所述反馈量进行电机控制。2.根据权利要求1所述的直线电机无位置传感器控制系统，其特征在于，所述定子部包括相对设置的两个定子，两个所述定子均包括若干级定子段，两个所述定子的定子段数量相同并一一对应设置；其中，所述动子设置于两定子之间；所述节点开关设置于相邻接的两个所述定子段间。3.根据权利要求1所述的直线电机无位置传感器控制系统，其特征在于，所述动子的长度尺寸小于所述定子段的长度尺寸。4.根据权利要求1所述的直线电机无位置传感器控制系统，其特征在于，所述无传感器控制模块包括第一无传感器控制子模块和第二无传感器控制子模块，所述第一无传感器控制子模块与奇数级的定子段连接，第二无传感器控制子模块与偶数级的所述定子段连接；所述矢量控制模块包括第一矢量控制子模块和第二矢量控制子模块，所述第一矢量控制子模块与所述第一无传感器控制子模块，所述第二矢量控制子模块与第二无传感器控制子模块连接。5.根据权利要求2所述的直线电机无位置传感器控制系统，其特征在于，所述节点开关配置为在所述动子位于各级定子段内，或进入相邻的下一级定子段时生成所述开通信号；及所述节点开关配置为在所述动子离开相邻的上一级定子段时生成所述关断信号。6.根据权利要求1所述的直线电机无位置传感器控制系统，其特征在于，所述矢量控制模块包括逆变器，所述逆变器与所述节点开关连接，所述逆变器根据所述开通信号生成电流信号和和电压信号；其中，所述矢量控制模块还包括坐标变换器，所述坐标变换器与所述逆变器连接，其用于对电流信号和电压信号进行坐标变换。7.根据权利要求6所述的直线电机无位置传感器控制系统，其特征在于，所述无传感器控制模块包括滤波器、滑模观测器和锁相环，所述滤波器与所述坐标变换器连接，所述滑模器分别与所述滤波器和所述锁相环连接；其中，所述滤波器用于对坐标变换后的电流信号和电压信号进行滤波；所述滑模观测器根据滤波后的电流信号和电压信号得到估算的连续扩展反电动势值，所述的锁相环根据估算的扩展反电动势值解算出动子的反馈量，并将所述反馈量反馈至所述矢量控制模块。8.根据权利要求5所述的直线电机无位置传感器控制系统，其特征在于，所述无传感器控制模块还包括：
预估速度...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏，林则全，徐金全，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。