一种抑制直线电机推力系统脉动的方法

摘要

本发明涉及一种直线电机控制领域，抑制直线电机推力系统脉动的方法，采用了滑模推力控制器和磁链控制器，选择推力偏差和磁链偏差做为被控制量，由推力偏差和磁链偏差构成积分滑模面进行滑模运动轨迹的设计，使系统按照滑动模态轨迹运动，保证输出推力和磁链能够很好的跟踪给定值，其中模糊控制器，将利用语言信息和数据信息逼近任意给定连续函数的模糊控制方法，解决滑模控制系统的“抖动”问题。本发明之优点：直线电机直接驱动控制系统具有强耦合、非线性、多变量以及其特有的端部效应，采用具有高鲁棒性能的模糊滑模直线电机直接推力控制的方法，有效地解决了多种因素对控制性能的影响，达到抑制直线电机推力脉动，并获得良好动态响应性能的目的。

主权项

1、一种抑制直线电机推力系统脉动的方法，其特征在于该方法采用了滑模控制和模糊控制，将滑模控制和模糊控制的各自优点密切结合起来实现直线电机模糊滑模直接推力控制，有效的抑制直线电机推力系统脉动，直线电机推力系统控制包括滑模控制和模糊控制，其中滑模控制采用滑模控制器，模糊控制采用模糊滑模控制器；对于滑模控制和模糊控制，采用带积分补偿的滑模控制器，在边界层外采用滑模控制，而在边界层内采用模糊滑模控制以获得连续的控制量，从而消除了直线电机推力脉动，其模糊滑模直接推力控制过程包括如下步骤：(1)输入直线电机参数：电阻、电感、给定定子磁链、给定速度，通过电压型逆变器给直线电机加初始电压300V；(2)将电压、电流进行3相到2相的坐标变换，根据公式直线电机定子磁链估算磁链；根据公式直线电机推力$F=\frac{3}{2}\frac{\pi }{\tau }({\psi }_d{i}_q-{\psi }_q{i}_d)$估算推力；(3)速度及比例积分参数设定与调节，得出系统实际推力；(4)根据实际值和估算值计算推力偏差：u_F＝i_qψ_d-i_dψ_q(5)根据实际值和估算值计算磁链偏差：$u_{\psi }=({\psi }_d^2+{\psi }_q^2)/2$(6)选择推力偏差和磁链偏差做为被控制量e_F＝u_Fref-u_Fe_ψ＝u_ψref-u_ψ(7)根据推力偏差和磁链偏差设计积分滑模函数${\stackrel{·}{S}}_2={\stackrel{·}{e}}_{\psi }+k_2{e}_{\psi }$(8)设计控制电压分量(9)推导边界层函数(10)进行判断：当直线电机推力偏差和磁链偏差的取值在边界层外，采用滑模控制，输出控制电压矢量，使系统按照设计的“滑动模态”轨迹运动；当直线电机推力偏差和磁链偏差的取值在边界层内，采用模糊滑模控制；(11)模糊控制器输入为积分滑模面S_i以及它们的导数S_i，他们分别是切换函数S_i(k)和它的微分ds_i(k)的模糊化变量；(i＝1，2)；(12)选择S_i、ΔU_i的基本论域[-6，6]，论域上各分出7个模糊子集，(13)论域对应取值s_i＝＝{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6}${\stackrel{·}{s}}_i==\{-6,-5,-4,-3,-2,-\mathrm{1,0},+1,+2,+3,+4,+5,+6\}$ΔU_i＝{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6}(14)设计S_i、ΔU_i的隶属函数；(15)依公式R_k：if s is A_k andis B_k then ΔU is C_k设计模糊规则，生成模糊控制规则表；k＝1，2，3，…n.A_k、B_k、C_k是s_i、ΔU_i各自对应论域上的模糊集；(16)采用$u=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{u}_i\mu \left(u_i\right)}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\mu \left(u_i\right)}$重心法解模糊；(17)输出控制电压矢量，使系统按照设计的“滑动模态”轨迹运动，保证输出推力和磁链很好的跟踪给定值；(18)最终获取抑制直线电机推力系统脉动的控制参数，通过电压型逆变器给直线电机施加控制电压；(19)进行电压、电流采样，进入下一个控制周期。