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专利号: 2019105767046
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种引入趋近律的多变量二阶非奇异终端滑模电流控制方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1:确定永磁同步直线电机控制系统包含扰动的电流环数学模型以及状态方程,并将其写成状态空间的形式;

步骤2:基于步骤1得到的状态方程,定义电流的跟踪误差和一阶比例积分滑模面,求解忽略扰动的永磁同步直线电机电流环电压控制律u1;

步骤3:结合永磁同步直线电机的状态空间方程,对电流的跟踪误差进行求导,在二阶非奇异终端滑模面导数中引入新型趋近律,得到滑模面二阶导数,将其带入到含有u2滑模面二阶导等式后求解扰动量电压控制律u2;

步骤4:将步骤2求出的不考虑扰动的电压控制律u1以及步骤3求出的扰动电压控制律u2加和,得到永磁同步直线电机电流环滑模控制器的电压控制律u。

2.根据权利要求1所述的一种引入新型趋近律的多变量二阶终端滑模电流控制方法,其特征在于,所述步骤1的具体过程如下:步骤1.1:在d-q坐标系下,考虑扰动的永磁同步直线电机状态方程为:系统的扰动dd、dq的方程为:

上式(1)、(2)中σd、σq为直线电机系统中不可测干扰,Ld、Lq、Rs、 为系统的实际d轴电感、q轴电感、永磁体磁链值,Ldo、Lqo、Rso、 为系统的额定电感、电阻、永磁体磁链值,ΔLd、ΔLq、ΔRs、 为电感、电阻、永磁体磁链偏差量,ud、uq为两相旋转坐标系下交轴、直轴电压, 为两相旋转坐标系下交轴、直轴电流值导数, 为旋转角速度,τ为极距,v为动子的运动速度。各参数的实际值、额定值和偏差量满足如下的关系式:步骤1.2:将上述永磁同步直线电机状态方程用如下状态空间进行描述:其中, 为状态变量, 分别为d轴、q轴电流导数;u=[ud uq]T为输入变量,ud、uq为两相旋转坐标系下交轴、直轴电压为状态空间系数矩阵,

为 永磁 同 步 直 线电 机 定 子 动子 耦 合 量 ,为直线电机系统扰动。

3.根据权利要求1所述的一种引入新型趋近律的多变量二阶终端滑模电流控制方法,其特征在于,所述步骤2的具体过程如下:步骤2.1:定义电流的跟踪误差E:

其中, 分别为d轴、q轴电流的参考输入信号,eq、ed分别为d轴、q轴电流误差,x*、x分别为状态变量的参考值和实际值。

则电流跟踪误差的导数 为:

步骤2.2:定义—阶比例积分滑模面S:

其中,b=[bd bq]T为滑模面参数,bd、bq分别为d轴、q轴滑模面参数分量;S=[Sd Sq]T,Sd、Sq分别为d轴、q轴—阶比例积分滑模面分量。

假设控制系统可得到适当的控制律,且能够保证在有限时间内到达滑模段,则滑模面有:在不考虑扰动的情况下,将电机的状态空间方程(5)带入方程(8)中,可以求出电机的电压控制律u1为:*

在方程(9)中A、B、C、b矩阵已知,x为参考电流,故可求出u1。

4.根据权利要求1所述的一种引入新型趋近律的多变量二阶终端滑模电流控制方法,其特征在于,所述步骤3的具体过程如下:步骤3.1:电流跟踪误差 的导数为方程(6),结合状态空间方程(4)可得:参考方程(7),定义—阶比例积分滑模面S:其中,

对滑模面进行求导后得:

由上述方程(10)、(11)求得:

步骤3.2:在此基础上构造二阶非奇异终端滑模面ζ:其方程(14)中,ζ=[ζd ζq]T,ζd、ζq分别为d轴、q轴二阶非奇异终端滑模面分量;μ=diag[μd μq]T>0为对角矩阵,μd、μq为μ在d轴、q轴上的分量,m,n为都为奇数,且1

二阶非奇异终端滑模面的一阶导数为

根据m,n的设定条件可以求得:

令 为常数对角矩阵,γ=diag[γd γq]T,γd、γq为γ在d轴、q轴上的分量,所以二阶非奇异终端滑模面导数:

步骤3.3:在方程(17)引入一种新型趋近律:ζ=-λ|x|αζ-ηδ|x|βSq/p (18)在上述方程中δ、λ、η、α、β、P、q皆为设计参数,ζ为二阶非奇异终端滑模面,δ=diag[δd Tδq]为对角矩阵,δd、δq为δ在d轴、q轴上的分量。

由方程(17)、方程(18)得滑模面二阶导数:又根据方程(13)可得

结合以上两式得到永磁同步直线电机基于新型趋近律的干扰量电压控制律:。

5.根据权利要求1所述的一种引入新型趋近律的多变量二阶终端滑模电流控制方法,其特征在于,所述步骤4的具体过程如下:电流环电压控制律u为步骤2电压控制律u1、u2的加和: