附加俯仰力矩的补偿控制方法、设备及介质技术

本发明专利技术公开了一种附加俯仰力矩的补偿控制方法、设备及介质，涉及磁悬浮技术领域，获取附加俯仰力矩引发的一对正交运动变量，基于正交运动变量对做矢量构造和第一旋转变换，得到二次谐波坐标系中的运动同步分量，通过预设俯仰控制算法，在二次谐波坐标系下，基于运动同步分量对附加俯仰力矩进行补偿控制，并输出补偿电流控制量，基于补偿电流控制量对附加俯仰力矩进行闭环补偿，以此对附加俯仰力矩造成的悬浮系统的气隙控制存在的抖动进行有效的抑制，实现了基于交流悬浮的磁悬浮系统的稳定运行。行。行。

【技术实现步骤摘要】
附加俯仰力矩的补偿控制方法、设备及介质


[0001]本专利技术涉及磁悬浮
，尤其涉及一种动子交流励磁直线电机的附加俯仰力矩的补偿控制方法、设备及介质。

技术介绍

[0002]同济大学的学者提出一种交流悬浮的实现方法，即将双馈直线电机应用于高速磁悬浮领域，并提出“双馈直线电机的准同步运行”原理，实现了双馈直线电机的牵引、悬浮与供电一体化功能，并具有车轨“频率耦合”、悬浮与牵引动态解耦等方面的优势。
[0003]但经研究表明，磁浮应用的双馈直线电机是一类多自由度“交流悬浮”机电耦合系统，其交流励磁电流在动子绕组上的空间分布随时间变化，不同时刻下法向电磁力的空间分布也不同，则导致其法向电磁力合力作用点伴随时间迁移，进而法向电磁力合力作用点伴随时间的移动将引起动子单元的附加俯仰力矩，该附加俯仰力矩又伴随时间处于交变状态，其交变频率与双馈直线电机的滑差频率相关联，使得基于双馈直线电机实现的悬浮系统的气隙控制存在不可忽略的扰动，进而造成悬浮系统存在异常启动、异常运行等不稳定情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目地在于提供一种动子交流励磁直线电机的附加俯仰力矩的补偿控制方法、设备及介质，旨在解决基于双馈直线电机或其他交流悬浮直线电机实现的悬浮系统的气隙控制存在抖动的技术问题。
[0005]为实现上述目地，本专利技术提供一种附加俯仰力矩的补偿控制方法，所述附加俯仰力矩的补偿控制方法包括以下步骤：
[0006]获取所述附加俯仰力矩引发的一对正交运动变量，其中，所述正交运动变量对表征所述附加俯仰力矩的激励强度；
[0007]基于所述正交运动变量对做矢量构造和第一旋转变换，得到二次谐波坐标系中的运动同步分量；
[0008]通过预设俯仰控制算法，在所述二次谐波坐标系下，基于所述运动同步分量对所述附加俯仰力矩进行补偿控制，并输出补偿电流控制量。
[0009]可选地，所述正交运动变量对包括俯仰角度和俯仰角速度，所述基于所述正交运动变量对做矢量构造和第一旋转变换，得到二次谐波坐标系中的运动同步分量的步骤，包括：
[0010]测得或通过模型计算所述俯仰角度和所述俯仰角速度，或测得所述俯仰角度、所述俯仰角速度中的一个，基于所述俯仰角度或所述俯仰角速度中的一个构造正交函数、形成所述正交运动变量对；
[0011]基于空间矢量构造原理，将所述正交运动变量对构造成俯仰运动矢量；
[0012]利用预设第一旋转变换，将所述俯仰运动矢量旋转变换为所述二次谐波坐标系中
的运动同步分量。
[0013]可选地，所述正交运动变量对包括俯仰角速度和俯仰角加速度，所述基于所述正交运动变量对做矢量构造和第一旋转变换，得到二次谐波坐标系中的运动同步分量的步骤，包括：
[0014]测得或通过模型计算所述俯仰角速度和所述俯仰角加速度，或测得所述俯仰角速度、所述俯仰角加速度中的一个，基于所述俯仰角速度、所述俯仰角加速度中的一个构成正交函数，形成所述正交运动变量对；
[0015]基于空间矢量构造原理，将所述正交运动变量对构造成俯仰运动矢量；
[0016]利用预设第一旋转变换，将所述俯仰运动矢量旋转变换为所述二次谐波坐标系中的运动同步分量。
[0017]可选地，所述第一旋转变换的旋转变换频率为所述交流悬浮励磁电流基波频率的二倍频。
[0018]可选地，所述预设俯仰控制算法包括前馈控制算法或反馈控制算法，对所述附加俯仰力矩进行补偿控制包括前馈补偿或反馈补偿；
[0019]所述通过预设俯仰控制算法，在所述二次谐波坐标系下，基于所述运动同步分量对所述附加俯仰力矩进行补偿控制，并输出补偿电流控制量的步骤，包括：
[0020]通过所述前馈控制算法对所需补偿法向电磁力和对应所需前馈补偿电流进行计算，并输出电流前馈控制量；以及，
[0021]通过所述反馈控制算法对所述运动同步分量进行反馈控制运算，并输出电流反馈控制量；
[0022]基于预设第二旋转变换，将所述二次谐波坐标系中的所述电流前馈控制量与所述电流反馈控制量之和转化为基波坐标系下所述补偿电流控制量；
[0023]其中，所述基波坐标系为与所述交流悬浮励磁电流的基波磁场同步的磁场同步坐标系。
[0024]可选地，所述通过所述前馈控制算法对所需补偿法向电磁力和对应所需前馈补偿电流进行计算，并输出电流前馈控制量的步骤，包括：
[0025]基于所述前馈控制算法，将所述直线电机的法向电磁力输出分为第一法向电磁力和第二法向电磁力，其中，根据动子单元的总齿数，将所述总齿数的前二分之一齿数对应的齿所产生的法向电磁力作为所述第一法向电磁力，将所述总齿数的后二分之一齿数对应的齿所产生的法向电磁力作为第二法向电磁力；
[0026]计算所述交流悬浮励磁电流下的俯仰力矩；
[0027]根据力矩平衡原理，以补偿后俯仰力矩为0的目标，计算所需补偿法向电磁力；
[0028]根据所述所需补偿法向电磁力，计算对应所需前馈补偿电流；
[0029]根据所述所需前馈补偿电流构造前馈补偿电流矢量，利用所述预设第一旋转变换，将所述前馈补偿电流矢量旋转变换为所述二次谐波坐标系下的所述电流前馈控制量。
[0030]可选地，所述通过所述反馈控制算法对所述运动同步分量进行反馈控制运算，并输出电流反馈控制量的步骤，包括：
[0031]所述二次谐波坐标下的所述运动同步分量包括第一轴分量和第二轴分量；
[0032]基于所述反馈控制算法，输出所述第一轴分量下的反馈控制量和所述第二轴分量
下的反馈控制量，其中，所述第一轴分量下的反馈控制量和所述第二轴分量下的反馈控制量为所述电流反馈控制量。
[0033]可选地，所述基于预设第二旋转变换，将所述二次谐波坐标系中的所述前馈电流控制量与所述反馈电流控制量之和转化为所述基波坐标系下电流控制量的步骤，包括：
[0034]将所述二次谐波坐标系下的所述电流前馈控制量的第一轴分量和第二轴分量和所述二次谐波坐标系下的所述电流反馈控制量的第一轴分量和第二轴分量分别进行叠加，得到所述二次谐波坐标系下第一轴电流控制分量和第二轴电流控制分量；
[0035]基于预设第二旋转变换，将所述二次谐波坐标系下第一轴电流控制分量和第二轴电流控制分量转化为所述基波坐标系下电流控制量；
[0036]将所述基波坐标系下电流控制量分别通过正、负向补偿的方式补偿前二分之一动子单元所需补偿电流和后二分之一动子单元所需补偿电流。
[0037]此外，为实现上述目地，本专利技术该提供一种附加俯仰力矩的补偿控制设备，所述附加俯仰力矩的补偿控制设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机处理程序，所述处理器执行所述计算机处理程序时实现如上所述的附加俯仰力矩的补偿控制方法的步骤。
[0038]此外，为实现上述目地，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种附加俯仰力矩的补偿控制方法，应用于交流悬浮直线电机，其特征在于，所述附加俯仰力矩的补偿控制方法包括以下步骤：获取所述附加俯仰力矩引发的一对正交运动变量，其中，所述正交运动变量对表征所述附加俯仰力矩的激励强度；基于所述正交运动变量对做矢量构造和第一旋转变换，得到二次谐波坐标系中的运动同步分量；通过预设俯仰控制算法，在所述二次谐波坐标系下，基于所述运动同步分量对所述附加俯仰力矩进行补偿控制，并输出补偿电流控制量。2.如权利要求1所述的附加俯仰力矩的补偿控制方法，其特征在于，所述正交运动变量对包括俯仰角度和俯仰角速度，基于所述正交运动变量对做矢量构造和第一旋转变换，得到二次谐波坐标系中的运动同步分量的步骤，包括：测得或通过模型计算所述俯仰角度和所述俯仰角速度，或测得所述俯仰角度、所述俯仰角速度中的一个，基于所述俯仰角度或所述俯仰角速度中的一个构造正交函数、形成所述正交运动变量对；基于空间矢量构造原理，将所述正交运动变量对构造成俯仰运动矢量；利用预设第一旋转变换，将所述俯仰运动矢量旋转变换为所述二次谐波坐标系中的运动同步分量。3.如权利要求1所述的附加俯仰力矩的补偿控制方法，其特征在于，所述正交运动变量对包括俯仰角速度和俯仰角加速度，基于所述正交运动变量对做矢量构造和第一旋转变换，得到二次谐波坐标系中的运动同步分量的步骤，包括：测得或通过模型计算所述俯仰角速度和所述俯仰角加速度，或测得所述俯仰角速度、所述俯仰角加速度中的一个，基于所述俯仰角速度、所述俯仰角加速度中的一个构成正交函数，形成所述正交运动变量对；基于空间矢量构造原理，将所述正交运动变量对构造成俯仰运动矢量；利用预设第一旋转变换，将所述俯仰运动矢量旋转变换为所述二次谐波坐标系中的运动同步分量。4.如权利要求2至3中任一项所述的附加俯仰力矩的补偿控制方法，其特征在于，所述第一旋转变换的旋转变换频率为所述交流悬浮励磁电流基波频率的二倍频。5.如权利要求1所述的附加俯仰力矩的补偿控制方法，其特征在于，所述预设俯仰控制算法包括前馈控制算法或反馈控制算法，对所述附加俯仰力矩进行补偿控制包括前馈补偿或反馈补偿；所述通过预设俯仰控制算法，在所述二次谐波坐标系下，基于所述运动同步分量对所述附加俯仰力矩进行补偿控制，并输出补偿电流控制量的步骤，包括：通过所述前馈控制算法对所需补偿法向电磁力和对应所需前馈补偿电流进行计算，并输出电流前馈控制量；以及，通过所述反馈控制算法对所述运动同步分量进行反馈控制运算，并输出电流反馈控制量；基于预设第二旋转变换，将所述二次谐波坐标系中的所述电流前馈控制量与所述电流反馈控制量之和转化为基波坐标系下所述补偿电流控制量；
其中，所述基波坐标系为与所述交流...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟再敏，王业勤，王修森，邵仲书，肖庆豪，陈伟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：