[發明專利]永磁直線同步電機驅動懸浮平臺的直接解耦控制方法

有效

• 申請號: 201110390996.8
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102497149A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 孫宜標;趙希梅;夏加寬;張桂平
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種永磁直線同步電機驅動懸浮平臺的直接解耦控制方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1：采集永磁直線同步電機懸浮平臺的實際位置、速度和電流信息；通過光柵尺實時檢測PMLSM懸浮平臺的實際位置y＝[x₁，x₃]^T并輸入到DSP中，在DSP中計算出實際速度信號電流傳感器實時采集系統電流信號，并輸出至DSP中；

步驟2：對位置、速度和電流信號進行運算，計算出PMLSM懸浮平臺的電流控制信號；

將實際位置y和速度進入DSP的QEP單元分別與給定的位置和速度信號進行比較得出位置和速度誤差，進而計算出滑模變量s和它的導數根據螺旋算法進行二階滑模控制，得出電流控制器的輸入信號，將定子電流采樣信號送入DSP中的A/D模塊，經過A/D轉換后與電流控制器的輸入信號進行比較，計算得出PMLSM懸浮平臺的電流控制信號，電流控制器采用傳統的PI控制器；

步驟3：DSP產生相應的六路PWM脈沖信號，控制永磁直線同步電機懸浮平臺精確定位；

根據步驟2的運算出得電流控制信號，DSP的事件管理器產生相應的六路PWM脈沖信號，脈沖信號通過光電隔離耦合電路后，對智能功率模塊IPM的通斷進行控制，從而控制PMLSM懸浮平臺的精確定位。

2.根據權利要求1所述的永磁直線同步電機驅動懸浮平臺的直接解耦控制方法，其特征在于：

所述步驟2具體按如下步驟執行：

步驟2.1：計算位置和速度誤差，進而求出滑模變量及其導數；

實際位置y＝[x₁，x₃]^T和速度進入DSP的QEP單元分別與給定的位置和速度信號進行比較得出兩軸的位置和速度誤差分別為

Xex1=x1*-x1ex2=x2*-x2,]]>Zex3=x3*-x3ex4=x4*-x4---(10)]]>

根據誤差計算出水平軸和豎直軸的滑模變量為

s₁＝e_x2+c₁e_x1，s₂＝e_x4+c₂e_x3????????????????????????????????????(11)

其中增加常數c₁，c₂可以任意加快收斂速率；

繼而根據系統狀態方程和滑模變量計算出滑模變量的一階導數和如下

考慮滑模變量的二階導數為

其中，A₁₁＝A₁₁₀+δA₁₁，B₁₁＝B₁₁₀+δB₁₁，A₂₁＝A₂₁₀+δA₂₁，B₂₁＝B₂₁₀+δB₂₁，B₂₂＝B₂₂₀+δB₂₂；A₁₁₀，B₁₁₀，A₂₁₀，B₂₁₀，B₂₂₀是已知的標稱表達δA₁₁，δB₁₁，δA₂₁，δB₂₁，δB₂₂包含所有由于參數和端部效應及負載阻力變化引起的不確定性；

步驟2.2：根據螺旋算法進行二階滑模控制，得出電流控制的輸入信號；

對于單輸入系統二階滑模控制問題等價于下面的不確定二階系統有限時間穩定問題：

其中，y₁＝s，y₂不可測，但可知符號，a(x，u，t)和b(x，u，t)為不確定函數，且存在正常數C，K_m，K_M使得

0＜K_m＜b(x，u，t)＜K_M，a(x，u，t)≤C????????????????????????????????(16)

二階滑模控制的控制律選擇螺旋算法，螺旋控制算法的控制律定義如下

其中，u_max表示u的最大值，保證有限時間收斂到滑模流形的充分條件為

0<αm<αM,αm>C/KmKmαM-C>KMαm+C---(18)]]>

為了使s＝[s₁，s₂]^T和它的一階導數在有限時間內收斂到零，控制問題等效于下面MIMO系統有效時間穩定問題

其中，

A=A110A210+δA11δA21]]>

B=B1100B210B220+δB110δB21δB22]]>

由式(19)可見受和的影響，因此系統輸出是耦合的；重新定義一個控制量v令進而將上式轉化為

在非線性情況下，不確定性作用于運動方程上，在這種情況下，只有特殊類型的矩陣，才能將MIMO系統解耦成SISO問題，假設存在正常數M₁，M₂，K_11m，K_11M，K_22m，K_22M，K₂₁使得

|A^1|<M,]]>|A^2|<M2,]]>|B^11|<K21,]]>

0<K11m<B^11<K11M---(21)]]>

0<K22m<B^22<K22M]]>

步驟2.3：將定子電流采樣信號送入DSP中的A/D模塊，經過A/D轉換后與電流控制器的輸入信號進行比較，經過傳統PI控制器計算得出PMLSM懸浮平臺的電流控制信號。