[發明專利]一種無鐵心外轉子無軸承永磁電機解耦控制器的構造方法

有效

• 申請號: 202110195963.1
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN113037157B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 王鑫;朱熀秋
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/05;H02P27/08;H02N15/00
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本發明公開一種無鐵心外轉子無軸承永磁電機解耦控制器的構造方法，構造包含有無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機的復合被控對象，采用最小二乘支持向量機加2個積分器和3個傳遞函數構造成最小二乘支持向量機廣義逆，最小二乘支持向量機廣義逆與所復合被控對象串聯構成由兩個位移積分型偽線性子系統和一個轉速積分型偽線性子系統組成的偽線性系統，對偽線性系統設計由前置濾波器和位移調節器組成的抗擾閉環控制器，抗擾閉環調節器中前置濾波器的使用，使電機解耦控制器輸入的信號更加平緩，避免階躍信號和沖擊信號的影響，使輸出能更好地跟隨指令信號，由于更好的跟隨效果，使控制器帶寬得到顯著提高，從而提高電機解耦控制器的控制性能。

技術領域

本發明屬于電力傳動控制設備的技術領域，具體是是無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機解耦控制器的構造方法，適用于無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機的高性能控制。

背景技術

無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機是將無軸承技術和無鐵心技術應用于普通外轉子永磁同步電機的一種新型電機，在永磁同步電機基礎上，將產生徑向懸浮力的磁軸承繞組線圈和電機定子繞組疊壓在一起，實現電機的無軸承化，并將電機的定子材料由原來的導磁材料替換為不導磁的材料，實現電機的無鐵心化。無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機不僅具有永磁同步電機效率高、功率因數高、體積小、重量輕、控制性能好等優點，而且具有磁軸承無摩擦、無磨損、不需潤滑、高轉高精等優點，更使得無軸承永磁同步電機的渦流和磁阻損耗降低。

然而無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機具有十分復雜的電磁關系，是一個多變量、非線性、強耦合的復雜系統，其二自由度徑向懸浮力之間，以及徑向懸浮力和轉速之間存在著復雜的耦合關系，要實現無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機的穩定懸浮運行以及在不同工況下的無級調速，必須對無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機進行非線性解耦控制。關于無軸承永磁同步電機的解耦控制技術，現有技術大多已普通的支持向量機逆系統方法與魯棒控制器相結合的方式，中國專利公開號為CN 102790576 A的文獻公開了支持向量機逆系統應用于無軸承永磁同步電機解耦控制中，實現無軸承永磁同步電機的二自由度解耦控制，中國專利公開號為CN102801382 A的文獻公開了支持向量機逆系統應用于無軸承異步電機解耦控制中，實現無軸承異步電機的五自由度解耦控制。以上文獻中使用的普通支持向量機逆系統是開環不穩定的，并且魯棒控制器在動態性能或者參數調整性上都存在一些不足之處。為了使支持向量機逆系統具有開環穩定的特性，可以使用支持向量機廣義逆來配置系統參數，使偽線性系統具有穩定的開環關系，這比傳統的α階逆系統性能更好。并使用具有參數調整簡單，抗擾性能好的抗擾閉環調節器取代魯棒控制器，使無軸承永磁同步電機解耦控制具有更優異的控制性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種無鐵心外轉子無軸承永磁電機解耦控制器(以下簡稱電機解耦控制器)的構造方法，基于最小二乘支持向量機廣義逆，既可實現負載條件下無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機二自由度徑向懸浮力之間，以及徑向懸浮力和轉速之間非線性解耦控制，又能有效地提高無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機的各項控制性能指標，如穩態跟蹤精度、動態響應速度、參數魯棒性以及擾動抑制。

本發明提供的一種無鐵心外轉子無軸承永磁電機解耦控制器的構造方法采用的技術方案是：構造包含有無鐵心外轉子無軸承永磁同步電機的復合被控對象，復合被控對象以四個參考電流作為輸入，以x，y方向的位移x_M，y_M和轉速ω_e作為輸出，還包括以下步驟：

步驟1)采用最小二乘支持向量機加2個積分器和3個傳遞函數構造成最小二乘支持向量機廣義逆，最小二乘支持向量機廣義逆以所述的位移x_M、y_M的二階導數和轉速ω_e的一階導數作為輸入，輸出的是四個參考電流