一种五自由度无轴承永磁同步电机解耦控制器的构造方法

摘要

本发明公开了一种五自由度无轴承永磁同步电机解耦控制器的构造方法，将三个Clark逆变换分别串接在相应的三个电流跟踪型逆变器之前，将三个电流跟踪型逆变器及一个线性功率放大器分别串接在同步电机及其负载模型之前共同组成复合被控对象；用具有17个输入节点、7个输出节点的支持向量机加11个积分器构成具有6个输入节点、7个输出节点的支持向量机逆，组成伪线性系统，设计相应的伪线性子系统控制器，构成线性闭环控制器，由线性闭环控制器、支持向量机逆、三个Clark逆变换、三个电流跟踪型逆变器和一个线性功率放大器共同构成同步电机解耦控制器，实现五自由度无轴承永磁同步电机的转子位移与转速之间的非线性动态解耦控制。

主权项

一种五自由度无轴承永磁同步电机解耦控制器的构造方法，其特征在于采用如下步骤：1）先将三个Clark逆变换(11、12、13)分别串接在相应的三个电流跟踪型逆变器（21、22、23）之前，再将三个电流跟踪型逆变器（21、22、23）以及一个线性功率放大器（24）分别串接在五自由度无轴承永磁同步电机及其负载模型（31）之前，共同作为一个整体组成复合被控对象（32）；2）用具有17个输入节点、7个输出节点的支持向量机（41）加11个积分器构成具有6个输入节点、7个输出节点的支持向量机逆（42），其中：支持向量机（41）的第一个输入为支持向量机逆（42）的第一个输入，其经第一个积分器的输出为支持向量机（41）的第二个输入，再经第二个积分器为支持向量机（41）的第三个输入；支持向量机（41）的第四个输入为支持向量机逆（42）的第二个输入，其经第三个积分器的输出为支持向量机（41）的第五个输入，再经第四个积分器为支持向量机（41）的第六个输入；支持向量机（41）的第七个输入为支持向量机逆（42）的第三个输入，其经第五个积分器的输出为支持向量机（41）的第八个输入，再经第六个积分器为支持向量机（41）的第九个输入；支持向量机（41）的第十个输入为支持向量机逆（42）的第四个输入，其经第七个积分器的输出为支持向量机（41）的第十一个输入，再经第八个积分器为支持向量机（41）的第十二个输入；支持向量机（41）第十三个输入为支持向量机逆（42）的第五个输入，其经第九个积分器的输出为支持向量机（41）的第十四个输入，再经第十个积分器的输出为支持向量机（41）的第十五个输入；支持向量机（41）第十六个输入为支持向量机逆（42）的第六个输入，其经第十一个积分器的输出为支持向量机（41）的第十七个输入；支持向量机（41）与11个积分器一起组成支持向量机逆（42），支持向量机（41）的输出就是支持向量机逆（42）的输出；3）调整支持向量机（41）的向量系数和阈值使支持向量机逆（42）实现复合被控对象（32）的逆系统功能，将支持向量机逆（42）置于复合被控对象（32）之前共同组成伪线性系统（51）；支持向量机（41）的向量系数和阈值的确定方法为：将阶跃激励信号{,,,,,,}加到复合被控对象（32）的输入端；采集五自由度无轴承永磁同步电机的转子位移、、、、和转速，将五个转子位移、、、、离线分别求其二阶导数，转速求其一阶导数，并对信号做规范化处理，组成支持向量机（41）的训练样本集{,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,}，并选取高斯核函数作为支持向量机（41）的核函数，设定正则化参数为1200，核宽度为2.1，对支持向量机（41）进行训练，从而确定支持向量机（41）的向量系数和阈值；4）伪线性系统（51）等效为五个位置二阶积分型的伪线性子系统和一个转速一阶积分型的伪线性子系统，设计相应的五个转子位置控制器（62、63、64、65、66）、一个转速控制器（67）；由五个转子位置控制器（62、63、64、65、66）、一个转速控制器（67）构成线性闭环控制器（61）；5）将线性闭环控制器（61）、支持向量机逆（42）和复合被控对象（32）依次串接，由线性闭环控制器（61）、支持向量机逆（42）、三个Clark逆变换(11、12、13)、三个电流跟踪型逆变器（21、22、23）和一个线性功率放大器（24）共同构成五自由度无轴承永磁同步电机控制器（71）。