[發(fā)明專利]一種圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)系統(tǒng)的新型滑模控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710007357.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN106849790B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周華偉;于曉東;劉國(guó)海;陳龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00;H02P21/13;H02P21/22;H02P25/064;H02P27/08
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1.一種不匹配受擾圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)系統(tǒng)的新型滑模控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，五相圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)特性分析；

步驟2，建立基于不匹配干擾d₁(t)和匹配干擾d₂(t)的五相圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)二階數(shù)學(xué)模型；

步驟3，根據(jù)步驟2定義的系統(tǒng)狀態(tài)變量x₁、x₂和不匹配干擾d₁(t)，設(shè)計(jì)不匹配干擾觀測(cè)器，觀測(cè)電機(jī)系統(tǒng)的不匹配干擾；

步驟4，設(shè)計(jì)系統(tǒng)滑模面σ，求得滑模面σ的導(dǎo)數(shù)將步驟2所得的電機(jī)二階數(shù)學(xué)模型表達(dá)式代入滑模面導(dǎo)數(shù)表達(dá)式中求出基于不匹配干擾觀測(cè)器的滑模控制律為：

式中ε為控制器切換增益，且ε>0，D＝k₁₁k₂₃，C＝-k₂₁v^*,其中c₁、c₂為滑模面參數(shù)且c₁、c₂>0，為不匹配干擾觀測(cè)值，在式子中簡(jiǎn)寫為

步驟5，將步驟4獲得的滑模控制律表達(dá)式代入步驟4所得的滑模面導(dǎo)數(shù)表達(dá)式求得表達(dá)式選取李雅普諾夫函數(shù)，根據(jù)表達(dá)式和步驟4所得滑模面σ分析所設(shè)計(jì)的新型滑模控制器的穩(wěn)定性；

步驟6，將步驟4所得的滑模控制律和由PI電流調(diào)節(jié)器輸出的d軸電壓給定值x軸電壓給定值以及y軸電壓給定值經(jīng)電壓源逆變器，采用基于單極性PWM的CPWM調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)不匹配受擾圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)系統(tǒng)的高控制性能運(yùn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不匹配受擾圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)系統(tǒng)的新型滑模控制方法，其特征在于，所述步驟1中，該電機(jī)的繞組置于定子上，永磁體位于動(dòng)子上，采用spoke形式，永磁體和次級(jí)動(dòng)子均為環(huán)形形狀且固定于非導(dǎo)磁支撐管上；初級(jí)定子槽數(shù)和次級(jí)動(dòng)子永磁體極對(duì)數(shù)分別為20和9；采用分?jǐn)?shù)槽單層集中繞組；定子齒包含兩部分：電樞齒和容錯(cuò)齒，電樞齒上纏有繞組，而容錯(cuò)齒上無繞組，容錯(cuò)齒將兩個(gè)相鄰電樞齒隔開，使各相繞組之間的電、磁、熱的耦合幾乎為零。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不匹配受擾圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)系統(tǒng)的新型滑模控制方法，其特征在于，所述步驟2中，基于不匹配干擾d₁(t)和匹配干擾d₂(t)的五相圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)二階數(shù)學(xué)模型為：

式中x₁、x₂為系統(tǒng)狀態(tài)變量其中v^*、v分別為給定速度和實(shí)際速度，d₁(t)為不匹配干擾其中f_v為其他未建模動(dòng)態(tài)引起的干擾，M₀為標(biāo)稱模型運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量，d₂(t)為匹配干擾其中f_q為外部擾動(dòng)，L_q0為標(biāo)稱模型電感，a(x)＝k₁₁k₂₁x₁+k₂₂x₂，D＝k₁₁k₂₃，C＝-k₂₁v^*,其中

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種不匹配受擾圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)系統(tǒng)的新型滑模控制方法，其特征在于，所述步驟4中，所設(shè)計(jì)的滑模面為：

式中：τ為極距，c₁、c₂為滑模面參數(shù)且c₁、c₂>0，x₁(0)為狀態(tài)變量x₁的初始值，為不匹配干擾觀測(cè)值的初始值；令t＝0，則σ＝0，由此可見該滑模面能夠保證系統(tǒng)狀態(tài)x₁、x₂從一開始就處于滑模面上，消除了趨近階段，確保了系統(tǒng)的全局魯棒性能。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不匹配受擾圓筒容錯(cuò)永磁直線電機(jī)系統(tǒng)的新型滑模控制方法，其特征在于，所述控制方法還適用于永磁旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制系統(tǒng)。