一种六相永磁同步直线电机一体化逆控制方法技术

本发明专利技术公开了一种六相永磁同步直线电机一体化逆控制方法，按次级磁链定向时，六相永磁同步直线电机采用初级电流d轴分量id＝0控制方法，构成六相永磁同步直线电机调速系统。分析系统数学模型的可逆性，构建六相永磁同步直线电机调速系统的右逆控制模型；在确定速度与电流及其导数之间函数关系存在的前提下，将该函数关系代入右逆控制模型中，构成新型一体化逆系统。利用LSSVM逼近所述新型一体化逆系统模型，通过相应积分器和微分器表征其动态特性，得到LSSVM一体化逆系统。将LSSVM一体化逆系统串联在原系统之前，附加控制器，实现六相永磁同步直线电机的LSSVM一体化逆控制。本发明专利技术控制效果好，具有较强的抗干扰能力和鲁棒性，且易于实现。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及六相永磁同步直线电机的一种一体化逆控制方法，适用于电力传动控制的

技术介绍
直线电机作为一种新型电机，在现代运动控制系统中呈现出极大的生命力。随着永磁材料的快速发展，具有高效节能、结构灵活等优势的永磁直线电机应用领域日益拓宽。多相永磁同步直线电机是对永磁同步直线电机的进一步发展，具有诸多优点可用低压器件实现大功率，特别适合无法得到高压但需要输出大功率的场合；可显著降低电机谐波损耗，减小电机转矩脉动，提高系统效率及稳定性。因此广泛应用于物流系统、工业设备、信息与自动化系统、交通与民用、军事等多方面。 同时，多相永磁同步直线电机的控制要求也日益严格。然而，多相永磁同步直线电机是一个多变量的强耦合非线性系统，并且由于采用直接驱动方式，负载扰动、纹波推力扰动、摩擦力扰动和其他不确定性扰动会直接作用于电机，严重影响电机的控制精度。传统的PID控制策略已不能满足其控制要求；自适应PID控制则过分依赖对象的参数辨识，计算量大，实时性差。非线性控制理论中，滑模控制因响应速度快、对参数摄动及外部干扰有很强的鲁棒性，但这种鲁棒性建立在控制量高频抖振的基础上，并且切换控制时的不连续性加重了抖振程度。模糊神经网络方法可获得较好的速度跟踪效果，但该方法是一种基于误差控制的策略，无法从根本上削弱非线性因素对系统性能的影响。神经网络逆控制作为一种智能的反馈线性化方法，结合了逆系统方法的物理概念清晰、易于理解的特点及神经网络的高度的非线性函数逼近和自适应能力强的优势，目前正越来越多地应用于交流调速系统中。获得精确的速度是多相永磁同步直线电机可靠运行和高性能控制的前提。就传统技术而言，一般采用安装速度传感器来测量速度。然而，速度传感器的引入，不仅增加了系统成本和复杂度，而且降低了系统运行的可靠性和环境适应性，限制了多相永磁同步直线电机的应用范围。近年来，国内外学者已经对无速度传感器技术开展了广泛的研究，主要有基于电机反电势的辨识以及运用观测技术的辨识方法。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术以六相永磁同步直线电机为对象，目的是提供一种适用于多相永磁同步直线电机的一体化逆系统控制方法，同时实现速度的辨识与控制。技术方案一种六相永磁同步直线电机一体化逆控制方法，包括按次级磁链定向时,六相永磁同步直线电机采用初级电流d轴分量id = O控制方法，构成六相永磁同步直线电机调速系统。分析六相永磁同步直线电机调速系统数学模型的可逆性，在此基础上构建六相永磁同步直线电机调速系统的右逆控制模型；同时，在确定速度与电流及其导数之间函数关系存在的前提下，将该函数关系代入右逆控制模型中，构成新型一体化逆系统。利用最小二乘支持向量机(LSSVM)逼近所述新型一体化逆系统模型，并通过相应积分器和微分器表征其动态特性，得到LSSVM —体化逆系统。将LSSVM —体化逆系统串联在六相永磁同步直线电机调速系统之前，并设计附加控制器，实现六相永磁同步直线电机的LSSVM —体化逆控制。有益效果与现有技术相比，本专利技术提供的六相永磁同步直线电机一体化逆控制方法，具有以下优点I、串联LSSVM —体化逆系统后得到的伪线性系统，实现了六相永磁同步直线电机调速系统的线性化，使通过附加简单的控制器来获取高性能的控制效果成为可能。2、本专利技术提出的方法不依赖系统内在机理和先验知识，对参数变化和负载扰动等不确定因素具有较强的抗干扰能力和鲁棒性，实现了六相永磁同步直线电机的高性能控制。3、LSSVM—体化逆方法在一个框架内实现了速度的辨识与控制，结构简单、易于实 现；为六相永磁同步直线电机的无速度传感器运行提供了一条可行的新途径。附图说明图I为本专利技术实施例的结构示意图；图2为本专利技术实施例的LSSVM —体化逆控制器对六相永磁同步直线电机调速系统进行控制的框图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。六相永磁同步直线电机一体化逆控制方法，具体实施分以下6步I、按次级磁链定向时,六相永磁同步直线电机采用初级电流d轴分量id = O控制方法，并与负载相结合构成六相永磁同步直线电机调速系统I，六相永磁同步直线电机调速系统I模型简化为一个单输入单输出的非线性系统，输入量为初级电压q轴分量uq2,输出量为电机速度ω#。选择初级电流q轴分量iq3和电机速度ω#为六相永磁同步直线电机调速系统I的状态量，得到的数学模型为二阶状态方程。2、采用Interactor算法对六相永磁同步直线电机调速系统I输出量(电机速度ωΓ4)求偏导直至显含输入量uq2，得到其相对阶数为二阶。六相永磁同步直线电机调速系统I对应的右逆系统存在，并可确定其右逆系统的输入变量为电机速度ω#的二阶导数 ，输出变量为初级电压Q轴分量Uq2。3、根据左逆软测量理论，由系初级电流q轴分量iq3的表达式可知，电机速度ω#与初级电流q轴分量iq3及其一阶导数^之间存在函数关系，即ω 3可由通过iq3及其一阶导数i进行观测，得到速度观测值仓5。将该函数关系代入右逆模型中，构成新型的一体化逆系统，其输入变量为初级电流q轴分量iq4和电机速度ω r3的二阶导数屯，输出变量为速度观测值 >、和初级电压q轴分量uq2。4、将六相永磁同步直线电机调速系统I采用初级电流d轴分量id = O控制方法运行，用符合实际运行范围的随机方波作为输入量11,2。对相应数据进行采样、平滑滤波、求取导数和等间隔取样。选择高斯函数K(x，Xi) = exp (-I x-xj |2/2σ2)作为核函数离线训练最小二乘支持向量机(LSSVM)6。5、将离线训练好的LSSVM 6加两个积分器、一个微分器构成LSSVM —体化逆系统7，如图I上图中虚线框内所示。将LSSVM—体化逆系统7串联在六相永磁同步直线电机调速系统I之前，六相永磁同步直线电机调速系统I被线性化为电机速度的伪线性二阶系统8,如图I下图所示。6、依据线性系统的设计方法，对得到的伪线性二阶系统8设计附加控制器，采用最为简单成熟、工程应用最多的PID调节器9。将LSSVM —体化逆系统7和PID调节器9共 同组成LSSVM —体化逆控制器10 (见图2中的虚线框内所示)，对六相永磁同步直线电机调速系统I进行的控制，如图2所示。图中舍去了速度传感器，实现了六相永磁同步直线电机调速系统I的无速度传感器运行。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六相永磁同步直线电机一体化逆控制方法，其特征在于，包括：按次级磁链定向时，六相永磁同步直线电机采用初级电流d轴分量id＝0控制方法，构成六相永磁同步直线电机调速系统；分析六相永磁同步直线电机调速系统数学模型的可逆性，在此基础上构建六相永磁同步直线电机调速系统的右逆控制模型；在确定速度与电流及其导数之间函数关系存在的前提下，将该函数关系代入右逆控制模型中，构成一体新型化逆系统；利用最小二乘支持向量机逼近所述新型一体化逆系统模型，并通过相应积分器和微分器表征其动态特性，得到LSSVM一体化逆系统；将LSSVM一体化逆系统串联在六相永磁同步直线电机调速系统之前，并设计附加控制器，实现六相永磁同步直线电机的LSSVM一体化逆控制。

【技术特征摘要】
1.一种六相永磁同步直线电机一体化逆控制方法，其特征在于，包括 按次级磁链定向时，六相永磁同步直线电机采用初级电流d轴分量id = O控制方法，构成六相永磁同步直线电机调速系统； 分析六相永磁同步直线电机调速系统数学模型的可逆性，在此基础上构建六相永磁同步直线电机调速系统的右逆控制模型； 在确定速度与电流及其导数之间函数关系存在的前提下，将该函数关系代入右逆控制模型中，构成一体新型化逆系统； 利用最小二乘支持向量机逼近所述新型一体化逆系统模型，并通过相应积分器和微分器表征其动态特性，得到LSSVM —体化逆系统； 将LSSVM —体化逆系统串联在六相永磁同步直线电机调速系统之前，并设计附加控制器，实现六相永磁同步直线电机的LSSVM ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张懿，魏海峰，冯友兵，王玉龙，朱志宇，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：