一种永磁直线同步电机直接推力控制方法技术

本发明专利技术涉及一种永磁直线同步电机直接推力的控制方法，属于电机技术领域，该方法包括：由永磁直线同步电机的三相电流和三相电压得到α

【技术实现步骤摘要】
一种永磁直线同步电机直接推力控制方法


[0001]本专利技术涉及电机
，具体涉及一种永磁直线同步电机直接推力的控制方法。

技术介绍

[0002]随着我国城市之间、城镇之间互相促进和依存关系的不断加强，以及城市核心区域迅速扩张，加强各区域之间快速、安全、舒适的交通互联越来越重要，因此对我国轨道交通行业提出来了更多要求。
[0003]传统的轨道交通行业采用旋转电机作为动力装置，依靠车轮和轨道间的粘着力进行列车的驱动。这种驱动方式经过长期的运用和发展，技术已经相对成熟。但由于该种方式使用轮轨之间的物理粘着力，车辆的速度、加速度以及爬坡性能等都会受到一定限制。另外，由于采用旋转电机进行驱动，需要通过齿轮传动将旋转力矩转换为列车的牵引力，传动系统的存在会使整个动力系统庞大，系统结构复杂。永磁直线同步电机(PMLSM)具有非粘着力驱动、结构简单与性能可靠等特点，而且直线电机与旋转电机不同，取消了中间的传动环节，将电能直接转换为所需要的机械技能，因此可使整个动力系统的结构变得简单，体积变小，因此越来越多地被应用于轨道交通行业。
[0004]目前永磁直线同步电机的控制系统基本都为闭环控制系统，控制方式基本都采用PI控制，但是永磁直线同步电机控制方法易受到参数时变，外部未知扰动的影响，然而现代控制理论大部分的控制方式是基于理想的数学模型进行控制，在发生参数时变等影响的时候可能发生波动，使得控制系统不稳定。

技术实现思路

[0005]针对现有技术所存在的缺陷，本专利技术提出了一种永磁直线同步电机直接推力的控制方法，其目的是削弱永磁直线同步电机控制方法易受到参数时变等影响所带来的控制系统不稳定的技术问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种永磁直线同步电机直接推力控制方法，包括如下步骤，
[0008]S101：测量永磁直线同步电机的三相电流i
a
、i
b
、i
c
，三相电压u
a
、u
b
、u
c
，进行Clark变换，得到α
‑
β坐标系下的等效电流i
α
、i
β
和等效电压u
α
、u
β
；
[0009]S102：利用α
‑
β坐标系下的等效电流i
α
、i
β
和等效电压u
α
、u
β
计算出永磁直线同步电机的推力fe、磁链ψ
s
和磁链角θ
s
；
[0010]S103：构造ADHDP速度控制器，ADHDP速度控制器输出的推力参考值fe
*
与计算出的推力fe作差得到推力差值Δfe，将给定的磁链幅值ψ
s*
与步骤S102计算出的磁链ψ
s
作差得到Δψ
s
；
[0011]S104：将步骤S103中的推力差值Δfe与磁链差值Δψ
s
经推力和磁链滞环调节器后得到的信号，与磁链角θ
s
经过扇区选择单元输出的信号一同输入到电压矢量开关选择单
元，进而选择逆变器各个开关的状态，使逆变器产生三相交流电压使电机运行。
[0012]进一步地，步骤S103中ADHDP速度控制器的构造方法如下：
[0013]构造两个BP神经网络，即执行网络和评价网络，利用执行网络和评价网络构成ADHDP速度控制器。
[0014]进一步地，ADHDP速度控制器中的执行网络和评价网络都含有两个隐藏层。
[0015]进一步地，执行网络和评价网络的隐藏层采用双极性sigmoidal函数，输出层采用线性函数purelin。
[0016]进一步地，执行网络的结构为3
‑
12
‑
12
‑
1。
[0017]进一步地，评价网络的结构为4
‑
10
‑
10
‑
1。
[0018]进一步地，以速度误差e(k)及此速度误差前两个时刻的变量e(k
‑
1)，e(k
‑
2)为所述执行网络的输入，以推力参考值fe
*
为执行网络的输出。
[0019]进一步地，以速度误差e(k)及此速度误差前两个时刻的变量e(k
‑
1)，e(k
‑
2)和执行网络输出的推力参考值fe
*
作为评价网络的输入，以系统的性能指标函数的估计值为输出。
[0020]进一步地，速度误差e(k)的获取方式为，使用磁栅尺获取电机转速v，将其与期望速度v
ref
作差，得到速度误差e(k)。
[0021]进一步地，评价网络和执行网络的学习率l
a,c
(k)均为自适应学习率，如下式所示，
[0022][0023]其中，α、β为学习率增益；l
a,c
(k)的初值为0.1；E
a,c
(k)为执行网络和评价网络的目标函数。
[0024]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
[0025]1、本专利技术提出的永磁直线同步电机直接推力控制方法为数据驱动控制方法，相比于传统的PI控制器的收敛速度慢，误差精度不高的情况，在一定程度上进行优化，提高了永磁直线同步电机的控制精度。
[0026]2、本专利技术所提出的永磁直线同步电机直接推力控制方法中的评价网络和执行网络分别采用BP神经网络，并设计两层隐藏层提高逼近的精度，并使用自适应学习率，提升神经网络的收敛速度，避免BP神经网络陷入局部最优。
附图说明
[0027]图1为本专利技术永磁直线同步电机直接推力控制方法的流程图；
[0028]图2为本专利技术的永磁直线同步电机直接推力控制系统框图；
[0029]图3为ADHDP内部逻辑结构框图；
[0030]图4为评价网络的网络结构；
[0031]图5为执行网络的网络结构；
[0032]图6为基于自适应动态规划的速度控制器跟踪曲线。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
[0034]图1至图6所示，本专利技术提供了一种永磁直线同步电机直接推力控制方法，具体如下。
[0035]一种永磁直线同步电机直接推力控制方法，具体包括如下步骤，
[0036]步骤1：测量永磁直线同步电机的三相电流i
a
、i
b
、i
c
三相电压u
a
、u
b
、u
c
，进行Clark变换，得到α
‑
β坐标系下的等效电流i
α
、i
β
和等效电压u
α
、u
β...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁直线同步电机直接推力控制方法，包括如下步骤，S101：测量永磁直线同步电机的三相电流i
a
、i
b
、i
c
，三相电压u
a
、u
b
、u
c
，进行Clark变换，得到α
‑
β坐标系下的等效电流i
α
、i
β
和等效电压u
α
、u
β
；S102：利用α
‑
β坐标系下的等效电流i
α
、i
β
和等效电压u
α
、u
β
计算永磁直线同步电机的推力fe，磁链ψ
s
和磁链角θ
s
；S103：构造ADHDP速度控制器，ADHDP速度控制器输出的推力参考值fe
*
与计算出的推力fe作差得到推力差值Δfe，将给定的磁链幅值ψ
s*
与步骤S102计算出的磁链ψ
s
作差得到磁链差值Δψ
s
；S104：将步骤S103中的推力差值Δfe与磁链差值Δψ
s
分别经推力和磁链滞环调节器后得到的信号、磁链角θ
s
经过扇区选择单元输出的信号一同输入到电压矢量开关选择单元，进而选择逆变器各个开关的状态，产生三相交流电压使电机运行。2.如权利要求1所述的永磁直线同步电机直接推力控制方法，其特征在于，步骤S103中ADHDP速度控制器的构造方法如下：构造两个BP神经网络，即执行网络和评价网络，利用执行网络和评价网络构成ADHDP速度控制器。3.如权利要求2所述的永磁直线同步电机直接推力控制方法，其特征在于：所述ADHDP速度控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀平，姚舜禹，曲春雨，胡永壮，郭子琦，刘万明，董志鹏，张家玮，张巨鑫，蔡旭，任苏美，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：