[發明專利]一種面向控制的永磁同步直線電機系統辨識方法

有效

• 申請號: 202011574468.3
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112737451B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 史鐵林;夏奇;軒建平;吳金洲;王夢瑤;賀帥;王銀峰;梁健強;黃子純
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P25/064
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種面向控制的永磁同步直線電機系統辨識方法，其特征在于，包含以下步驟：

S1、在dq坐標系下，建立包括永磁同步直線電機模塊和線性驅動器模塊的被控對象矢量控制動態模型，并在線性驅動器模塊內部完成電流環PI控制參數的整定；

S2、結合永磁同步直線電機應用場景，對干擾環境完成數學建模，得到系統模型的綜合描述；

S3、采用預設的定位力辨識方法，對永磁同步直線電機系統的定位力進行辨識；

S4、采用預設的摩擦力辨識方法，對永磁同步直線電機系統的摩擦力進行辨識；

S5、以混沌信號作為線性驅動器的輸入，收集永磁同步直線電機速度輸出信號、位移輸出信號，線性驅動器輸入信號表示為Iq_cmd(k)、電機速度輸出信號表示為ν(k)、電機位移輸出信號表示為x(k)，其中，k表示為第k個采樣時刻，其取值為k＝1,2,...,N，N表示共采集N組數據，N為滿足N≥10000的正整數；

S6、根據所述系統模型的綜合描述，將輸入信號簡化分離為兩部分，其中一部分用于克服包含定位力和摩擦力在內的非線性因素，另一部分通過牛頓第二定律表現為對電機實際位置的影響；借助所述步驟S3得到的定位力辨識結果、以及所述步驟S4得到的摩擦力辨識結果，采用預設的辨識算法得到分離非線性因素后的線性系統傳遞函數；

S7、基于辨識得到的系統模型的綜合描述，采用預設的控制策略即可完成對伺服系統的控制參數整定。

2.如權利要求1所述面向控制的永磁同步直線電機系統辨識方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述矢量控制動態模型包括電壓方程組和推力方程，其中，

所述電壓方程組表示如下：

所述推力方程表示如下：

其中，U_d、U_q為d軸和q軸的電壓，I_d、I_q為d軸和q軸的電流，L_d、L_q為d軸和q軸的電感，F_e為電機驅動力，P為微分算子，R為次級繞組電阻，ψ_f為勵磁磁鏈，n_P為極對數，τ為極距，υ為電機運動速度。

3.如權利要求2所述面向控制的永磁同步直線電機系統辨識方法，其特征在于，所述步驟S1中，采用I_d＝0的矢量控制策略和表貼式永磁同步直線電機，所述推力方程簡化表示如下：

F_e＝KK_fIq_cmd＝F_b+PMυ

其中，K為電流環放大系數，K_f為電機推力系數，Iq_cmd為線性驅動器輸入電流，F_b為電機負載，P為微分算子，M為電機質量，υ為電機運動速度。

4.如權利要求1所述面向控制的永磁同步直線電機系統辨識方法，其特征在于，所述步驟S2中，影響永磁同步直線電機系統的干擾環境包括內部誤差源干擾和外部誤差干擾，其中，所述內部誤差源干擾是由包括定位力、摩擦力和傳感器測量誤差在內的因素導致；所述外部誤差干擾由包括地基振動和負載變化在內的因素導致；

所述外部誤差和由電器元件產生的內部誤差，共同表示成均值為0、且均方差為δ_ε的白噪聲。

5.如權利要求4所述面向控制的永磁同步直線電機系統辨識方法，其特征在于，針對所述干擾環境中的定位力分量，所述步驟S3中，所述定位力表現為由直線電機齒槽效應、端部效應和驅動電流畸變組合而成的推力波紋。