【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子与电力传动，尤其涉及一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法。
技术介绍
1、永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor,pmlsm)具有结构简单、推力密度大、机械损耗小、精度高、效率高和动态响应快的特点。以pmlsm为代表的直驱系统具有传统直线伺服系统——“旋转电机+滚珠丝杠”无法比拟的优势，在高档数控机床、光刻机、物流传输等高精密工业生产领域具有广阔的应用前景。
2、影响pmslm的干扰源可以总结如下。
3、1)齿槽力:齿槽力与动子位置呈周期函数。一般来说，它的分量的阶数是pmsm槽和动子极对的最低公倍数的几倍。
4、2)磁通谐波:非正弦磁通密度分布在气隙中产生磁通谐波，它们相互作用与定子电流并导致转矩波纹。
5、3)电流谐波:主要产生电流谐波从磁链谐波和逆变器非线性等方面也会与永磁磁通相互作用并产生推力谐波。
6、4)电流测量误差:偏移误差和缩放误差会引起速度的一阶谐波转矩和二阶谐波转矩。
7、5)端部效应:pmslm的因端部断开，导致端部推力与内部推力不等，从而引起推力脉动。
8、传统pi控制算法简单，能消除稳态误差，但当电机内部参数失配或外部扰动过大时，一组固定的pi参数不能很好地适应工况的变化，很难在整个工作范围内取得令人满意的控制效果。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种永磁
2、技术方案：为了实现上述专利技术，本专利技术采用技术方案具体为：参考速度vref，反馈速度v，作为新型有限时间速度控制器的输入，其输出为q轴参考电流q轴参考电流反馈q轴电流iq，作为有限时间q轴电流控制器的输入，其输出为q轴参考电压uq；反馈d轴电流id，作为有限时间d轴控制器的输入，其输出为d轴参考电压ud；反馈速度v，反馈q轴电流iq，作为有限时间扰动观测器的输入，其输出为集总干扰的估计值ud和uq经过反park变换为uα和uβ，uα和uβ作为svpwm的输入，其输出信号传递给驱动电路；驱动电路输出6路占空比信号给igbt模块；三路igbt的输出连接pmslm，实现pmslm的速度和电流闭环控制。
3、本专利技术的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，包括如下步骤：
4、步骤1、根据永磁同步电机的相关参数构建其数学模型，根据数学模型获得矢量控制的永磁同步电机速度环和电流环控制系统，并基于有限时间控制原理，分别设计有限时间速度控制器、有限时间q轴电流控制器和有限时间d轴电流控制器；
5、步骤2、基于有限时间速度控制器，引入输出误差积分项和新型切换因子，得到新型有限时间速度控制器；
6、步骤3、基于永磁同步电机速度环和电流环控制系统、新型有限时间速度控制器、有限时间q轴电流控制器和有限时间d轴电流控制器，以永磁同步电机的反馈转速ω和q轴反馈电流iq作为输入，集总干扰为输出，设计有限时间扰动观测器；
7、步骤4、将有限时间扰动观测器输出的集总干扰前馈给新型有限时间速度控制器输出的q轴参考电流，与反馈的q轴电流做差，同时作为新型有限时间速度控制器的输入，形成复合控制策略，实现永磁同步电机的速度和电流闭环控制。
8、进一步的，步骤1中，所述数学模型表示为：
9、
10、
11、其中，r为相电阻，为对时间的一阶导数因子，由旋转坐标系下直轴交轴电压方程基本由三个量构成，分别为电动势和旋转电动势ωeψq和ωeψd，电阻压降rid和riq，ld＝lq＝l为d、q轴电感，id,iq分别是d轴，q轴电流，r,l,ψf,m,b,v,τ分别为定子电阻，电感，永磁体磁链，动子质量，直线电机摩擦系数，速度和极距，其中，ωe为电角速度；
12、永磁同步直线电机机械运动方程表示为：
13、
14、
15、
16、其中，fe是永磁同步直线电机的推力。
17、进一步的，步骤1中，所述有限时间速度控制器设计为：
18、
19、其中，是q轴参考电流，ksp是速度环比例增益系数，νref是参考速度，v反馈速度，0＜α1＜1，α1为参考速度νref与反馈速度v的绝对值的分数阶幂指数；
20、所述有限时间q轴电流控制器被设计为：
21、
22、其中，uq是q轴参考电压，kq是q轴电流环比例增益系数，iq是反馈q轴电流，0＜α2＜1，α2为q轴参考电流与反馈q轴电流iq的绝对值的分数阶幂指数；
23、所述有限时间d轴电流控制器被设计为：
24、
25、其中，ud是d轴参考电压，kd是d轴电流环比例增益系数，id是反馈d轴电流，0＜α3＜1，α3为反馈d轴电流绝对值的分数阶幂指数。
26、进一步的，步骤2中，新型有限时间速度控制器设计为：
27、
28、其中，ksi为速度环积分增益系数，ksp1为比例增益系数1，β1＞1。
29、进一步的，步骤3中，有限时间观测器的输入为反馈转速ω和反馈q轴电流iq，其输出为集总扰动，该有限时间扰动观测器被设计为：
30、
31、其中，分别是反馈速度v和负载扰动d的估计值；np是极对数取1,ψf是永磁体磁链，τ是永磁同步直线电机极距，b是摩擦系数，l1和l2是增益系数，且
32、进一步的，步骤4具体为，
33、
34、其中，是复合控制策略的输出，即q轴参考电压；kq是比例增益；是新型有限时间速度控制器的输出，iq是反馈q轴电流，是有限时间扰动观测器的输出，0＜α4＜1，α4是q轴参考电流与反馈q轴电流和集总干扰之差的绝对值的分数阶幂指数；
35、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
36、(1)相比于传统的pi控制方式，速度环采用pi控制器，d轴电流采用pi控制器，q轴电流采用pi控制器，传统的pi控制器难以很好的处理非线性问题，且难以应对负载扰动；本专利技术所提的有限时间控制方法，速度环采用新型有限时间速度控制器，d轴电流采用有限时间d轴电流控制器，q轴电流采用有限时间q轴电流控制器，该控制器能够更好的处理系统非线性问题，且对系统的各种干扰不敏感。
37、(2)相比于传统的自抗扰控制算法，由于增益系数固定，收敛速度较慢；本专利技术提出的有限时间扰动观测器，能够更快速的估计pmslm的干扰。
38、(3)本专利技术提出的有限时间控制器和有限时间扰动观测器的复合控制策略，极大的改善了系统的瞬态跟踪性能、稳态跟踪精度、扰动抑制能力。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，步骤1中，所述数学模型表示为：
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，步骤1中，所述有限时间速度控制器设计为：
4.根据权利要求3所述的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，步骤2中，新型有限时间速度控制器设计为：
5.根据权利要求1所述的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，步骤3中，有限时间观测器的输入为反馈转速ω和反馈q轴电流iq，其输出为集总扰动，该有限时间扰动观测器被设计为：
6.根据权利要求1所述的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，步骤4具体为：
7.一种通信装置，其特征在于，包括处理器以及存储器，其中，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，步骤1中，所述数学模型表示为：
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，步骤1中，所述有限时间速度控制器设计为：
4.根据权利要求3所述的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于，步骤2中，新型有限时间速度控制器设计为：
5.根据权利要求1所述的一种永磁同步直线电机有限时间主动抗干扰控制方法，其特征在于...
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