[發(fā)明專利]基于全局在線啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃永磁同步電機(jī)矢量控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810071519.7
• 申請(qǐng)日: 2018-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108155836B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余海濤;王琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P21/00
• 分類(lèi)號(hào): H02P21/00;H02P21/18;H02P21/22;H02P6/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于全局在線啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃永磁同步電機(jī)矢量控制方法，電流環(huán)采用改進(jìn)趨近率的滑模變結(jié)構(gòu)控制器，減小了電流抖振現(xiàn)象，抑制了永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，速度環(huán)采用了一種單神經(jīng)元全局在線啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法來(lái)評(píng)價(jià)永磁同步電機(jī)的參數(shù)變化，自適應(yīng)的調(diào)整折扣因子K，該算法通過(guò)對(duì)電機(jī)編碼器的采樣，以目標(biāo)轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的差為零作為優(yōu)化目標(biāo)，從而設(shè)計(jì)強(qiáng)化學(xué)習(xí)信號(hào)，并通過(guò)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部的強(qiáng)化學(xué)習(xí)信號(hào)來(lái)提高系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力，通過(guò)不斷地在線學(xué)習(xí)來(lái)調(diào)節(jié)q軸電流的參考量，補(bǔ)償永磁同步電機(jī)參數(shù)的變化，從而增強(qiáng)永磁同步電機(jī)的速度抗干擾能力。本發(fā)明提出的方法對(duì)于永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到永磁同步電機(jī)智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種基于全局在線啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃永磁同步電機(jī)矢量控制方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)(PMSM)具有功率密度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、航空航天和機(jī)器人的機(jī)械手控制等領(lǐng)域。永磁同步電機(jī)自身也是一個(gè)強(qiáng)耦合、非線性的控制系統(tǒng)，存在參數(shù)變化和外部擾動(dòng)的問(wèn)題。因此，針對(duì)永磁同步電機(jī)的可靠控制方法一直是國(guó)內(nèi)外研究重點(diǎn)。近幾年出現(xiàn)了很多針對(duì)永磁同步電機(jī)的非線性控制方法，國(guó)外的S.Barkat學(xué)者(S.Barkat，A.and H.Nouri，“NoninteractingAdaptive Control of PMSM Using Interval Type-2 Fuzzy Logic Systems，”IEEETrans.Fuzzy Syst.，vol.19，no.5，pp.925-936，Oct.2011.)將模糊控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的控制。但是模糊控制方法的隸屬函數(shù)需要人為的經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，在實(shí)際應(yīng)用中使用較為困難。在PMSM高速長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，電機(jī)參數(shù)(如：交直軸電感，電阻，永磁體磁鏈等參數(shù))變化很大，傳統(tǒng)的PI、模糊、滑模等控制方法對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴性較強(qiáng)，當(dāng)參數(shù)變化時(shí)，會(huì)影響其控制效果。

單神經(jīng)元PI控制方法，相對(duì)于傳統(tǒng)的控制方法可以在線的整定比例、積分參數(shù)，近幾年受到國(guó)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，加拿大的C.B.Butt博士(C.B.Butt and M.A.Rahman，“Intelligent Speed Control of Interior Permanent Magnet Motor Drives Using aSingle Untrained Artificial Neuron，”IEEE Trans.Ind.Appl.，vol.49，no.4，pp.1836-1843，Jul.2013.)將單神經(jīng)元PI用于內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)(IPMSM)的速度控制，并取得了較好的控制效果。但是，單神經(jīng)元PI算法雖然可以在線的實(shí)時(shí)整定比例、積分參數(shù)，其折扣因子K，需要經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)置，設(shè)置過(guò)大，會(huì)引起系統(tǒng)震蕩，設(shè)置過(guò)小，又會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)過(guò)慢。

傳統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制(SMC)方法，其滑動(dòng)模態(tài)可以進(jìn)行設(shè)計(jì)且與對(duì)象參數(shù)及擾動(dòng)無(wú)關(guān)，這就使得SMC控制具有快速響應(yīng)、對(duì)應(yīng)參數(shù)變化及擾動(dòng)不靈敏、無(wú)需系統(tǒng)在線辨識(shí)、物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是傳統(tǒng)SMC控制在進(jìn)入滑模面后，會(huì)存在“抖振”現(xiàn)象，將其用于永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)電流內(nèi)環(huán)，容易引起永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明提供一種基于全局在線啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃永磁同步電機(jī)矢量控制方法，實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的智能在線控制，減小了永磁同步電機(jī)高速運(yùn)行中的速度波動(dòng)，同時(shí)減小了電流的抖振，抑制了系統(tǒng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于全局在線啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃永磁同步電機(jī)矢量控制方法，包括以下步驟：

步驟1：初始化單神經(jīng)元全局在線啟發(fā)式動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)率、評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)率、單神經(jīng)元PI算法參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)的跟蹤誤差，設(shè)計(jì)外部強(qiáng)化學(xué)習(xí)信號(hào)；

步驟2：通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向傳輸，計(jì)算評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的輸出和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的輸出，所述評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的輸出為性能指標(biāo)函數(shù)J(t)，所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的輸出為內(nèi)部強(qiáng)化學(xué)習(xí)信號(hào)S(t)，其中t表示當(dāng)前時(shí)刻；