[發明專利]一種用于電氣傳動系統低頻振動的主動控制方法

有效

• 申請號: 201410018492.7
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103746630A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 邢礫云;葛玉敏
• 申請（專利權）人: 北華大學;國家電網公司;國網新源水電有限公司;國網新源水電有限公司豐滿培訓中心
• 主分類號: H02P23/04
• 分類號: H02P23/04;G05D19/02
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

技術領域

本發明專利涉及電氣傳動系統低頻振動控制領域，發明應用一種用于電氣傳動系統低頻振動的主動控制方法實現對電氣傳動系統低頻振動的控制，這種方法可以用來降低電氣傳動系統低頻振動及噪聲，提高系統工作穩定性。

背景技術

振動是所有電氣設備在運行過程中普遍存在的現象，在電氣傳動系統中，電機和其他設備一樣，在運轉過程中會發生不同程度的振動，振動對電氣傳動系統的危害主要表現在以下幾個方面：增加能量消耗，動力系統效率降低；直接傷害電機軸承，加速電機軸承的磨損，大大縮短了軸承的使用壽命；轉子磁極松動，造成定子和轉子相互擦碰，從而導致電機轉子彎曲、斷裂；電機端部綁線松動，造成端部繞組相互摩擦，絕緣電阻降低，絕緣使用壽命縮短，嚴重時造成絕緣子擊穿或與電機配套的其他設備的運轉受到影響，造成某些零件松動，甚至損壞零件，造成事故。振動和噪聲不但會使物理裝置和設備疲勞、失效或干擾其它聲信號的感覺和鑒別，引起機械傳動裝置振動；超過一定限度時還會損害人們的健康，特強的噪聲，甚至能引起建筑結構振動。

目前采用的振動控制方法大多為被動控制方式，采用懸置系統、隔振材料、彈簧、橡膠材料等方式，安裝不便，易老化。而且對高頻振動控制效果較好，但對低頻振動控制效果一般。原有的電氣傳動系統被動支撐結構主要只能隔離電機產生的低頻振動,而采用電磁作動器在此基礎上可大幅衰減電機激勵產生的簡諧振動。

傳統的控制系統，如：PI和PID控制及帶陷濾波器的PI控制都不能快速響應機械傳動部分的固有振動,其校正作用的滯后效應相當于這種振蕩的激勵,而不是使之穩定。再則,傳統控制系統要處理上述非線性問題，如：齒隙非線性問題是幾乎不可能的。

變結構控制方法，作為一種常用的非線性控制方法，針對復雜強耦合系統而言具有很好的魯棒性，但其主要缺陷在于：滑動平面采用極點配置或二次型指標最優進行設計，根據經驗給出邊界層厚度以消除抖顫，故難以得到一組較優的滑動平面參數和邊界層厚度。

發明內容

鑒于上述現有技術所存在的缺陷，本發明的目的在于，提出一種用于電氣傳動系統低頻振動的主動控制方法，它的特點是，改進現有控制算法，將遺傳算法優化的滑膜變結構算法應用于電氣傳動系統的低頻主動控制中，并給出低頻振動的主動反振動控制方案，主動控制方法根據檢測到的振動信號，應用一定的控制策略,經過實時計算,進而驅動作動器對控制目標施加一定的影響,達到抑制或消除振動的目的，具有控的效果好,適應性強等優點。通過仿真結果表明，該方法對低頻振動控制效果明顯。

本發明的目的是由以下技術方案來實現的：一種用于電氣傳動系統低頻振動的主動控制方法,其特征是，它包括以下步驟:

1）確定控制方案：電氣傳動系統主要是電機的被動支撐，因電機型號的不同會有不同支撐形式和支撐點，在電機的每個支撐點上布置一個執行部件,通過實時控制每個執行部件來調整衰減電機的自身激振產生的加速度,因而也就間接衰減了電機動載向電氣傳動系統的傳遞；根據電機低頻振動產生的主要原因，所述執行部件選擇電磁作動器，當電磁作動器線圈中通有交變電流時，電磁作用對振子產生激勵力,使之受迫振動，對外輸出控制作動力，該作動力直接作用于電機的垂直方向，且與電機自身激振力的振動幅值相等，相位相反時,這兩個力相互抵消,由它們引起的振動也就會被抵消，這樣電機的振動就會被抵消,最終傳遞到電氣傳動系統的力也為零；

2）選擇控制算法：控制算法選擇滑模變結構控制算法，電氣傳動系統一旦進入滑動模態，在一定條件下就對外界干擾及參數擾動具有不變性，從而具有強魯棒性、自適應性，

3）定義變結構切換函數、設計變結構控制率：

定義全局滑模面為：變結構控制率函數，

u=k_d1·tanh(s)+k_d·s

式中k_d1,k_d為比例系數且k_d1,k_d>0；