[發(fā)明專利]永磁直線同步電機驅(qū)動懸浮平臺的直接解耦控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110390996.8
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102497149A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫宜標(biāo);趙希梅;夏加寬;張桂平
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 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(qū)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(tǒng)電流信號，并輸出至DSP中；

步驟2：對位置、速度和電流信號進(jìn)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(jìn)入DSP的QEP單元分別與給定的位置和速度信號進(jìn)行比較得出位置和速度誤差，進(jìn)而計算出滑模變量s和它的導(dǎo)數(shù)根據(jù)螺旋算法進(jìn)行二階滑?？刂?，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(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后與電流控制器的輸入信號進(jìn)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(tǒng)的PI控制器；

步驟3：DSP產(chǎn)生相應(yīng)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(jù)步驟2的運算出得電流控制信號，DSP的事件管理器產(chǎn)生相應(yīng)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(jìn)行控制，從而控制PMLSM懸浮平臺的精確定位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁直線同步電機驅(qū)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(zhí)行：

步驟2.1：計算位置和速度誤差，進(jìn)而求出滑模變量及其導(dǎo)數(shù)；

實際位置y＝[x₁，x₃]^T和速度進(jìn)入DSP的QEP單元分別與給定的位置和速度信號進(jìn)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(jù)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(shù)c₁，c₂可以任意加快收斂速率；

繼而根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)方程和滑模變量計算出滑模變量的一階導(dǎo)數(shù)和如下

考慮滑模變量的二階導(dǎo)數(shù)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(biāo)稱表達(dá)δA₁₁，δB₁₁，δA₂₁，δB₂₁，δB₂₂包含所有由于參數(shù)和端部效應(yīng)及負(fù)載阻力變化引起的不確定性；

步驟2.2：根據(jù)螺旋算法進(jìn)行二階滑?？刂疲贸鲭娏骺刂频妮斎胄盘?；

對于單輸入系統(tǒng)二階滑?？刂茊栴}等價于下面的不確定二階系統(tǒng)有限時間穩(wěn)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(shù)，且存在正常數(shù)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?？刂频目刂坡蛇x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(dǎo)數(shù)在有限時間內(nèi)收斂到零，控制問題等效于下面MIMO系統(tǒng)有效時間穩(wěn)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(tǒng)輸出是耦合的；重新定義一個控制量v令進(jìn)而將上式轉(zhuǎn)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(tǒng)解耦成SISO問題，假設(shè)存在正常數(shù)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(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后與電流控制器的輸入信號進(jìn)行比較，經(jīng)過傳統(tǒng)PI控制器計算得出PMLSM懸浮平臺的電流控制信號。