[發明專利]單向非周期振動裝置及非周期振動控制方法

有效

• 申請號: 201310506589.8
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103595177A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 任海鵬;王龍
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02K7/04
• 分類號: H02K7/04;H02P5/747;H02P21/00;H02P27/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

1.一種單向非周期振動裝置，其特點在于：包括底座(1)，在底座(1)上固定有對稱的兩個電機支架(2)，在兩個電機支架(2)上分別固定有左電機(13)和右電機(6)，左電機(13)的電機軸與左焊接塊軸(8)傳動連接；右電機(6)的電機軸與右焊接塊軸(9)傳動連接，右焊接塊軸(9)伸進左焊接塊軸(8)內圓之中并通過內軸承(12)套接；

左焊接塊軸(8)朝向右焊接塊軸(9)的一端固定有左焊接件(11)，左焊接件(11)外表面固定焊接左偏心塊(3)；

右焊接塊軸(9)朝向左焊接塊軸(8)的一端靠內固定有右焊接件(14)，右焊接件(14)外表面固定套裝有右偏心塊(4)。

2.根據權利要求1所述的單向非周期振動裝置，其特點在于：所述的底座(1)為平板形狀。

3.根據權利要求1所述的單向非周期振動裝置，其特點在于：所述的左偏心塊(3)為U型結構的空心偏心塊，右偏心塊(4)為實心偏心塊，并且右偏心塊(4)套裝在左偏心塊(3)的U型空間內。

4.根據權利要求1所述的單向非周期振動裝置，其特點在于：所述的每個電機支架(2)通過彈性的墊圈和螺釘固定、或焊接在底座(1)上；所述的左電機(13)和右電機(6)殼體通過彈性的墊圈和螺釘固定、或焊接在電機支架(2)上；所述的左電機(13)和右電機(6)的電機軸頭壓蓋(7)分別通過一組壓蓋螺釘和墊圈固定在各自的電機支架(2)上。

5.根據權利要求1所述的單向非周期振動裝置，其特點在于：所述的左焊接塊軸(8)通過軸承(10)支撐在左側的電機支架(2)中；右焊接塊軸(9)通過另一軸承(10)支撐在右側的電機支架(2)中。

6.一種利用權利要求1、2、3、4或5所述的單向非周期振動裝置實現雙電機同步的控制方法，其特點在于：其中一個電機采用直接延遲反饋控制方法使其出現混沌運動，作為驅動電機，另一個電機作為響應電機，通過自適應神經網絡控制器在未知對象模型和負載情況下實現其與驅動電機的轉速同步，兩個電機轉速的同步會使得分別與兩個電機同軸相連的偏心塊反向同速轉動。

7.根據權利要求6所述的單向非周期振動裝置實現雙電機同步的控制方法，其特點在于：

所述的驅動電機及其驅動逆變器、驅動電機控制器一起構成驅動電機系統，驅動逆變器包括三相全橋逆變器和不控整流，三相全橋逆變器通過不控整流對外與三相工頻電源連接；

所述的響應電機與響應逆變器、響應電機控制器一起構成響應電機系統，響應逆變器包括三相全橋逆變器和不控整流，三相全橋逆變器通過不控整流對外與三相工頻電源連接；

所述的驅動電機控制器在數字信號控制器中采用軟件算法實現，驅動電機控制器完成如下功能：通過驅動電機軸上連接的碼盤和數字信號處理器的正交編碼脈沖輸入電路QEP采集得到驅動電機角位置增量，進而得到角位置作為PARK變換和逆PARK變換的輸入，驅動電機的角位置信號同時也被送入響應電機控制器中作為響應電機的角速度參考值；通過兩路A/D檢測驅動電機的兩相電流，將采集到的電流值依次通過CLARK變換及PARK變換得到旋轉坐標系反饋量，即直軸電流和交軸電流反饋量，將兩個電流反饋量經過延時處理后，與原信號分別相減，再乘以各自的比例系數得到直軸和交軸電流控制量，該控制量通過逆PARK變換和空間矢量控制器后發送給三相全橋逆變器的6個開關管所需的控制脈沖，使得驅動逆變器給驅動電機供電，適當調節四個參數K_d，K_q，τ_d，τ_q使得驅動電機的轉速出現非周期運動；

響應電機以驅動電機的實際角速度作為角速度參考值，通過同步控制器實現響應電機與驅動電機的速度同步，具體方法如下：

設響應電機的模型未知，負載未知，構建如下自適應神經網絡控制器：

其中，e₁＝x₁-y₁，????(9)

e₂＝x₂-x_2d，????(10)

e₃＝x₃-x_3d，????(11)

x_3d＝0，????(13)

其中x₁為響應電機的轉子角速度，x₂和x₃為響應電機的定子交軸和直軸電流，y₁為驅動電機角速度，c₁，c₂，c₃為控制器設計參數，為自適應參數，符號函數sgn(v)=1v≥0-1v<0,]]>‖v‖表示向量v的2范數，為神經網絡自適應控制器的基函數，表示形式如下：

Z1=x1x2x3y·1,---(17)]]>

Z₂＝[x₁?x₂?x₃?x_2d?u_qα]，????(18)

Z₃＝[x₁?x₂x₃?x_3d?u_dα]，????(19)

uqα=-c2e2-e1-ρ^2sgn(e2),---(20)]]>

udα=-c3e3-ρ^3sgn(e3),---(21)]]>

其中C_ij為RBF基函數的中心向量，為基函數的寬度，為x_i狀態方程中未知模型神經網絡估計的RBF神經網絡自適應控制器的基函數，設計參數自適應規律如下：

γ₁，γ₂，m₁，m₂，n₁，n₂為參數自適應增益，

與驅動電機相似地，響應電機控制器也在數字信號控制器中采用軟件算法實現，響應電機控制器完成如下功能：通過兩路A/D檢測響應電機的兩相電流，通過PARK變換得到旋轉坐標系反饋量，再通過CLARK變換得到等效直軸和交軸電流反饋量，通過正交編碼QEP電路檢測碼盤得到響應電機的角速度，并與驅動電機角速度反饋值作差得到公式(9)的速度同步誤差，然后將速度同步誤差、響應電機速度反饋值、響應電機直軸和交軸電流反饋值一起送入交軸控制器，完成控制器(7)的運算處理；同時，將響應電機速度反饋值、響應電機直軸和交軸電流反饋值、直軸電流給定值，一起送入直軸控制器，完成公式(8)的運算處理；通過公式(7)和公式(8)后分別得到交軸和直軸電流控制量，該控制量通過逆PARK變換和空間矢量控制器給出響應逆變器的6個開關管所需的控制脈沖，控制響應逆變器給響應電機的供電，實現響應電機與驅動電機的速度同步。