[發(fā)明專利]一種直線永磁游標(biāo)電機(jī)的解耦控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610254573.6
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN105790661B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙文祥;陳曉;邱先群;胡德水;潘小云
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00;H02P25/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種改進(jìn)回歸支持向量機(jī)廣義逆的直線永磁游標(biāo)電機(jī)的解耦控制方法，根據(jù)可逆性原理和Interactor算法證明所控制的直線永磁游標(biāo)電機(jī)系統(tǒng)的可逆性；采樣原系統(tǒng)的輸入輸出，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，作為訓(xùn)練改進(jìn)回歸支持向量機(jī)的樣本，使用改進(jìn)回歸支持向量機(jī)逼近直線永磁游標(biāo)電機(jī)的廣義逆系統(tǒng)；將改進(jìn)回歸支持向量機(jī)廣義逆系統(tǒng)與原非線性系統(tǒng)結(jié)合，以構(gòu)建偽線性系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)直線永磁游標(biāo)電機(jī)的d軸電流和初級(jí)速度的解耦控制；在偽線性系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，添加PI控制器，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直線永磁游標(biāo)電機(jī)領(lǐng)域，具體是一種用于新型直線永磁游標(biāo)電機(jī)的解耦控制方法，適用于軌道交通、船舶推進(jìn)等高可靠性要求的場所。

背景技術(shù)

伴隨城市化的發(fā)展，城市軌道交通正在經(jīng)歷突飛猛進(jìn)的變化,隨之而來的是電機(jī)牽引系統(tǒng)研究的興起。近年來，軌道交通系統(tǒng)尤其是其驅(qū)動(dòng)電機(jī)在向著重量更輕、體積更小、速度更快、運(yùn)行更穩(wěn)定、安全更可靠的模式發(fā)展。因此能夠穩(wěn)定、可靠地控制好符合這一特點(diǎn)的直線永磁游標(biāo)電機(jī)成為了保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。

附圖1中所示的就是本發(fā)明控制對象的等比例截面圖。這是一種新型的高推力密度直線永磁游標(biāo)電機(jī)，尤其適用于軌道交通領(lǐng)域。置于列車側(cè)的電機(jī)初級(jí)由硅鋼沖片疊成的初級(jí)鐵芯、三相電機(jī)繞組和永磁體構(gòu)成，其中永磁體呈分段結(jié)構(gòu)表嵌于初級(jí)齒中。而放置在軌道側(cè)的電機(jī)次級(jí)僅由帶有凸極的硅鋼片疊成，結(jié)構(gòu)簡單。因此，電機(jī)次級(jí)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，十分適合運(yùn)行于長行程、大推力工況。相比于傳統(tǒng)直線永磁游標(biāo)電機(jī)，這種電機(jī)具有一種新型的永磁體整列。一個(gè)永磁體陣列具有三個(gè)永磁體，它們的充磁方向在圖1中用箭頭標(biāo)明。這種永磁體結(jié)構(gòu)能夠減少永磁體的用量，緩解齒部端部漏磁嚴(yán)重的問題，進(jìn)而增加繞組中的反電動(dòng)勢，有效提高了電機(jī)的推力密度。另外，該電機(jī)能夠在低速時(shí)利用自身的游標(biāo)效應(yīng)產(chǎn)生較大的推力。

對于這種多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，已提出了多種解耦控制策略，包括微分幾何方法和逆系統(tǒng)方法等。其中，微分幾何方法需利用復(fù)雜和抽象的數(shù)學(xué)工具實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)解耦，物理概念難以直觀清晰的表達(dá)，不易掌握；而逆系統(tǒng)方法卻是一種比較形象直觀，不需要高深數(shù)學(xué)理論知識(shí)且易于理解的方法。另外，無論是微分幾何方法還是逆系統(tǒng)方法，都依賴于非線性系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型。但是，要想得到非線性系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型十分困難，即使能建模，能求得解析解的例子也不多。在目前的大多數(shù)研究中，都是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與逆系統(tǒng)方法結(jié)合起來，構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)，不依賴系統(tǒng)的精確模型，能很好的實(shí)現(xiàn)原系統(tǒng)的線性化解耦。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在的局部最小值，過學(xué)習(xí)與欠學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)速度慢等缺陷，阻礙了它的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述問題，提出一種基于改進(jìn)回歸支持向量機(jī)廣義逆的直線永磁游標(biāo)電機(jī)解耦控制，將改進(jìn)回歸支持向量機(jī)與逆系統(tǒng)理論相結(jié)合，構(gòu)成改進(jìn)回歸支持向量機(jī)廣義逆系統(tǒng)，與原系統(tǒng)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)其線性化和解耦。本發(fā)明利用改進(jìn)支持向量機(jī)擬合非線性系統(tǒng)的廣義逆系統(tǒng)，故支持向量機(jī)類型為回歸型，稱為改進(jìn)回歸支持向量機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

改進(jìn)回歸支持向量機(jī)廣義逆的直線永磁游標(biāo)電機(jī)的解耦控制方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)可逆性原理和Interactor算法證明所控制的直線永磁游標(biāo)電機(jī)的可逆性，得出相對應(yīng)的直線永磁游標(biāo)電機(jī)的Jacobi矩陣和廣義逆系統(tǒng)表達(dá)式；