專利名稱：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步電機解耦控制器構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力傳動控制設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步 電機控制系統(tǒng)，即為無軸承永磁同步電機的一種控制方法，適用于無軸承永磁同步電機的高 性能控制。
背景技術(shù)：
無軸承永磁同步電機是一個多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，若要實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮 和運行，必須對電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力之間以及水平、垂直懸浮力之間進行動態(tài)解耦控制。對于無軸承永磁同步電機解耦控制的研究一直是重點及難點，目前已經(jīng)采用的方法有轉(zhuǎn) 子磁場定向矢量控制對無軸承永磁同步電機進行解耦，從控制方法上看，矢量控制本質(zhì)上是 一種穩(wěn)態(tài)解耦控制，只有當磁鏈達到穩(wěn)態(tài)并保持恒定時，才能實現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力的 解耦控制，因此其動態(tài)響應(yīng)性能還不能令人滿意。為提高無軸承永磁同步電機的動態(tài)響應(yīng)性 能，微分幾何控制方法和逆系統(tǒng)方法也被用于無軸承永磁同步電機的控制，但其解耦線性化 的實現(xiàn)，要求獲得被控對象的精確數(shù)學(xué)模型。無軸承永磁同步電機作為一個多變量、非線性、 強耦合的非線性系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)子參數(shù)隨工況的變化十分顯著，再加上轉(zhuǎn)子偏心時懸浮力的變化、 負載擾動的存在，以及磁飽和等未建模動態(tài)的影響，使微分幾何控制方法和解析逆系統(tǒng)方法 很難在實際中真正應(yīng)用。為了彌補上述控制方法的不足，采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制方法，使無 軸承永磁同步電機具有優(yōu)良的動、靜態(tài)控制性能。但是采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制方法時，雖然可 以把原非線性系統(tǒng)線性化解耦成具有線性傳遞關(guān)系的單輸入單輸出的積分型子系統(tǒng)(偽線性 復(fù)合系統(tǒng))，但是這些積分型子系統(tǒng)是開環(huán)不穩(wěn)定的，因此不能簡單的將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)作 為唯一的控制器來"開環(huán)控制"被控系統(tǒng)，而必須設(shè)計附加控制器，和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)一起 構(gòu)成閉環(huán)控制器對系統(tǒng)進行控制，因而控制比較復(fù)雜。為了從本質(zhì)上解決無軸承永磁同步電機閉環(huán)控制系統(tǒng)比較復(fù)雜的難題，同時又要保證無 軸承永磁同步電機的各項控制性能指標，如動態(tài)響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度，需采用新的控制 技術(shù)和新的控制方法。國內(nèi)相同技術(shù)領(lǐng)域公開的專利申請有1、名稱是"磁懸浮開關(guān)磁阻電動機徑向神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)逆解耦控制器及構(gòu)造方法"，公開號CN200510038099.5，該專利申請針對磁懸浮開關(guān)磁 阻電動機徑向懸浮力之間耦合設(shè)計的徑向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆解耦控制器，僅僅采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆對徑 向力進行了解耦，對徑向力和轉(zhuǎn)矩之間的非線性強耦合沒有考慮，而且其研究對象是磁懸浮 開關(guān)磁阻電動機。2、名稱是"基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆五自由度無軸承永磁同步電機控制系統(tǒng)及控 制方法"，公開號CN200510040065.X,該申請針對五自由度無軸承永磁同步電機而設(shè)計的 控制方法，該方法是采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆進行多變量解耦后，需要設(shè)計閉環(huán)控制器，閉環(huán)控制系 統(tǒng)復(fù)雜，控制器參數(shù)難以適應(yīng)電機參數(shù)的變化，其性能不穩(wěn)定。3、名稱是"無軸承交流異 步電機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆解耦控制器的控制方法"，公開號CN20061003871L3，該專利申請針對 無軸承交流異步電機而設(shè)計的控制方法，其電機是無軸承異步電機，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆進行4個變量解耦后，需要設(shè)計閉環(huán)控制器，閉環(huán)控制系統(tǒng)復(fù)雜，控制器參數(shù)難以適應(yīng)電機參數(shù)的 變化，其性能不穩(wěn)定。4、名稱是"無軸承永磁同步電機數(shù)控伺服系統(tǒng)與控制方法，公開號 CN200510040064.5，該申請針對五自由度無軸承永磁同步電機而設(shè)計的數(shù)控伺服系統(tǒng)，電機 采用轉(zhuǎn)子磁場實現(xiàn)徑向力和轉(zhuǎn)矩之間的解耦控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種既可有效地提高無軸承永磁同步電機的各項控制性能指標，如 動態(tài)響應(yīng)速度、穩(wěn)態(tài)跟蹤精度，使無軸承永磁同步電機具有優(yōu)良的動、靜態(tài)控制性能，又可 以簡化控制方法的用于開環(huán)控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆解耦控制器構(gòu)造方法，使得此類無軸承永 磁同步電機在高速或超高速數(shù)控機床、密封泵、半導(dǎo)體工業(yè)、航空航天、化工工業(yè)、生命科 學(xué)及生物工程等眾多特殊電氣傳動領(lǐng)域，特別是無接觸、無需潤滑及無磨損等特點，用于真 空技術(shù)、純凈潔室及無菌車間以及腐蝕性介質(zhì)或非常純凈介質(zhì)的傳輸?shù)忍厥鈭龊想姎鈧鲃酉?統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將兩個Clark逆變換、兩個電流跟蹤型逆變器及無軸承永磁 同步電機及其負載模型作為一個整體組成復(fù)合被控對象；進而采用靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加若干線性 環(huán)節(jié)來構(gòu)造復(fù)合被控對象的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆，并通過調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義 逆實現(xiàn)復(fù)合被控對象的廣義逆系統(tǒng)功能；然后將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆置于復(fù)合被控對象之前，神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆與復(fù)合被控對象組成廣義偽線性系統(tǒng)；廣義偽線性系統(tǒng)被線性化解耦為三個單 輸入單輸出子系統(tǒng)，分別為兩個位置二階偽線性子系統(tǒng)和一個速度一階偽線性子系統(tǒng)；最后 將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆和兩個Clark逆變換、兩個電流跟蹤型逆變器共同構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無 軸承永磁同步電機控制器。本發(fā)明采用一個靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和若干線性環(huán)節(jié)來構(gòu)成一種動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并用這種動態(tài) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近廣義逆系統(tǒng)，其中靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用來逼近無軸承永磁同步電機的廣義逆系統(tǒng)， 而用線性環(huán)節(jié)來表征廣義逆系統(tǒng)的動態(tài)特性。此方法不但實現(xiàn)了原系統(tǒng)的線性化與解耦，而 且通過合理地調(diào)節(jié)廣義逆系統(tǒng)的參數(shù)a,.。， "n，……，a,.a,，可以使解耦后的單輸入單輸出的子系統(tǒng)的極點在復(fù)平面內(nèi)合理配置，實現(xiàn)將積分型不穩(wěn)定的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的子系統(tǒng)，從 而實現(xiàn)非線性系統(tǒng)的開環(huán)線性化控制。由于采用了具有學(xué)習(xí)和函數(shù)逼近能力以及對系統(tǒng)參數(shù) 變化的適應(yīng)能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)廣義逆系統(tǒng)功能，從而彌補了基于轉(zhuǎn)子磁場定向控制方法 中無軸承永磁同步電機參數(shù)的不穩(wěn)定所帶來系統(tǒng)控制有誤差的不足，彌補了依賴被控對象精 確數(shù)學(xué)模型的微分幾何控制方法在轉(zhuǎn)子參數(shù)隨工況變化、轉(zhuǎn)子偏心以及磁飽和時建模困難所 帶來系統(tǒng)控制有誤差的不足，因而可以大大提高對電機參數(shù)變化和負載擾動的魯棒性。此控 制器不但能實現(xiàn)電機的徑向位置系統(tǒng)與轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)之間及徑向力之間的動態(tài)解耦，而且能作為 非線性開環(huán)控制器直接使用，確保電機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮和運行。 本發(fā)明的優(yōu)點在于1.無軸承永磁同步電機比磁軸承支承的永磁同步電機具有更加合理，更加實用的結(jié)構(gòu)。 l)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)子軸向長度大大縮短，電機轉(zhuǎn)速、功率可以進一步得到提高，并可以實 現(xiàn)高速超高速運行；2)徑向懸浮力控制系統(tǒng)中功率放大電路采用三相功率逆變電路，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆解耦控制無軸承永磁同步電機的控制方法簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，功耗低，成本下降， 擺脫了傳統(tǒng)磁懸浮軸承支承的永磁同步電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，臨界轉(zhuǎn)速低，控制系統(tǒng)復(fù)雜，功放造價高,體積大等缺陷。2. 采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——工業(yè)工程中建立非線性模型的一個強有力的工具。l)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 可以以任意精度遏近任意復(fù)雜的靜態(tài)非線性映射(函數(shù))；2)所有信息都等勢地分布存儲于 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各祌經(jīng)元，故有很強的魯棒性和容錯性；3)可采用并行分布處理方法，使得快速 進行大量運算成為可能；4)可以自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)未知或不確定的系統(tǒng)。因此利用靜態(tài)神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)對非線性函數(shù)的強大逼近能力，本發(fā)明給出了廣義逆系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法，從 而突破了廣義逆系統(tǒng)在實現(xiàn)(應(yīng)用)中的瓶頸。另外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身具有的較強的泛化能丈 和自適應(yīng)能力，還大大增強了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆控制方法的自適應(yīng)性和魯棒性。3. 通過構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆，將無軸承永磁同步電機這一多變量、強耦合、非線性時 變系統(tǒng)的控制轉(zhuǎn)化為對兩個位置二階偽線性子系統(tǒng)和一個速度一階偽線性子系統(tǒng)的控制，從 而實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)矩力與徑向懸浮力之間的動態(tài)解耦，因而可以實現(xiàn)分別獨立地對無軸承永磁同 步電機的位置系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的控制。本發(fā)明基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆構(gòu)造了無軸承永磁同步電機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆控制器，提高了 無軸承永磁同步電機的控制性能，而且適合其它無軸承電機控制系統(tǒng)，以及適合磁軸承支承 的各種類型的電機控制系統(tǒng)。由于采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆控制方法，可以不需要知道原系統(tǒng) 的精確數(shù)學(xué)模型(僅僅需要知道被控系統(tǒng)輸入輸出的最高階)，也無須測量被控系統(tǒng)內(nèi)部狀 態(tài)，可以任意配置偽線性復(fù)合系統(tǒng)的極點，實現(xiàn)系統(tǒng)的大范圍線性化、解耦和降階，且結(jié)構(gòu) 簡單，易于工程實現(xiàn)，為模型未知的非線性系統(tǒng)線性化和解耦控制及高階非線性系統(tǒng)的降階提供了一條有效途徑。


圖l是由兩個Clark逆變換11、 12、兩個電流型跟蹤逆變器13、 14和無軸承永磁同步 電機負載模型15組成的復(fù)合被控對象16。圖2是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆22，由8個輸入節(jié)點、3個輸出節(jié)點的3層靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)21和 線性環(huán)節(jié)構(gòu)成。圖3是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆22與復(fù)合被控對象16復(fù)合構(gòu)成的廣義偽線性系統(tǒng)31的示意圖 及其等效圖。圖4是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步電機控制系統(tǒng)的原理框圖。 圖5是采用DSP作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆控制器的本發(fā)明控制裝置組成示意圖。其中DSP 控制器51，無軸承永磁同步電機硬件系統(tǒng)52。圖6是以DSP為控制器的實現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)軟件框圖。
具體實施方式
本發(fā)明的實施方案是首先基于無軸承永磁同步電機樣機本體，然后由兩個Clark逆變 換、兩個電流跟蹤型逆變器和無軸承永磁同步電機負載作為一個整體組成復(fù)合被控對象，該復(fù)合被控對象等效為靜止坐標系下的5階微分方程模型，系統(tǒng)向量的相對階為{2，2，1}。采用 8個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(3層網(wǎng)絡(luò))和積分、慣性等線性環(huán)節(jié)構(gòu)成具 有8個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的復(fù)合被控對象的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆。并通過調(diào)整靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)的各個權(quán)值使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆實現(xiàn)復(fù)合被控對象的廣義逆系統(tǒng)功能。再將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆串接在復(fù)合被控對象之前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆與復(fù)合被控對象合成為兩個位置二階偽線性子系 統(tǒng)和一個速度一階偽線性子系統(tǒng)，從而將一個復(fù)雜的多變量、非線性、強耦合的控制對象轉(zhuǎn) 化為兩個二階子系統(tǒng)和一個一階子系統(tǒng)的控制。此方法不但實現(xiàn)了原系統(tǒng)的線性化與解耦， 而且通過合理地調(diào)節(jié)廣義逆系統(tǒng)的參數(shù)a,。，《,，……，《,a，可以使解耦后的單輸入單輸出的子系統(tǒng)的極點在復(fù)平面內(nèi)合理配置，實現(xiàn)將積分型不穩(wěn)定的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的子系統(tǒng)， 從而實現(xiàn)非線性系統(tǒng)的開環(huán)線性化控制。 具體的實施分以下7步1. 形成復(fù)合被控對象。由兩個Clark逆變換、兩個電流跟蹤逆變器以及無軸承永磁同 步電機負載模型作為一個整體組成復(fù)合被控對象，如圖1所示。該復(fù)合被控對象以kw, 4k， &， i,2^四個電流信號作為輸入，以轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速作為輸出。2. 通過分析、等效與推導(dǎo)，為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆的構(gòu)造與學(xué)習(xí)訓(xùn)練提供方法上的根據(jù)。首先建立復(fù)合被控對象的數(shù)學(xué)模型，基于無軸承永磁同步電機工作原理，建立無軸承永磁同 步電機數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過坐標變換和線性放大，得到復(fù)合被控對象的數(shù)學(xué)模型，即靜止坐標系 下5階微分方程，其向量相對階為{2, 2， 1}。經(jīng)推導(dǎo)可以證明該5階微分方程可逆，即廣義 逆系統(tǒng)存在，并可確定其廣義逆系統(tǒng)的3個輸入為巧- ^x+a^+^i, ^ = "20_)/+021少+0223)和S=a3。w+a3^， 4個輸出分別為復(fù)合被控系統(tǒng)的4個輸入，即!'々，/,M， /詢。從而可以構(gòu)造出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆(62)，為學(xué)習(xí)訓(xùn)練提供了方法上的根據(jù)，如圖2所示。3. 根據(jù)無軸承永磁同步電機具體情況，合理地調(diào)節(jié)廣義逆系統(tǒng)的參數(shù)a,。， ^，……，fl,a,，可以使解耦后的單輸入單輸出的子系統(tǒng)的極點在復(fù)平面內(nèi)合理配置，實現(xiàn)將積分型不穩(wěn)定的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的子系統(tǒng)，從而實現(xiàn)非線性系統(tǒng)的開環(huán)線性化控制。4.采用靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和若干線性環(huán)節(jié)來構(gòu)成動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并用動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近廣義 逆系統(tǒng)。其中靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用3層MLN網(wǎng)絡(luò)，輸入節(jié)點數(shù)為8，隱含節(jié)點數(shù)為18,輸出層節(jié)點數(shù)為4，隱層神經(jīng)元激活函數(shù)使用S型函數(shù)/(^) = ^^:,輸出層的神經(jīng)元采用純線性函數(shù)/(x)-x， x為神經(jīng)元的輸入，靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)將在下一步的離線學(xué)習(xí)中確， 定。接著采用具有8個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加若干線性環(huán)節(jié)來構(gòu)成動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆的第一個輸入S作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第一個輸入，其經(jīng)二階系統(tǒng)~"^-的輸出為Jt，即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第二個輸入，再經(jīng)一個積分器z為x，即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第三個輸入；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆的第二個輸入5作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)的第四個輸入，其經(jīng)二階系統(tǒng)^-的輸出為少，即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第五個輸+"11,2 6入，再經(jīng)一個積分器,為y，即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第六個輸入；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆的第三個 輸入^作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第七個輸入，其經(jīng)一個積分器^為W，即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第 八個輸入。靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與五個線性環(huán)節(jié)一起組成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆，靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出 就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆的輸出。5. 調(diào)整靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)l)將階躍激勵信號"',W, 4W, & }加到復(fù)合被控對象的輸入端，采集無軸承永磁同步電機的轉(zhuǎn)子徑向位移x、y和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速0。 2)將兩個轉(zhuǎn)子位移x、y離線分別求其一階、二階導(dǎo)數(shù)，進而出巧和^，轉(zhuǎn)速浴求其一階導(dǎo)數(shù)，進而求出^，并對信號做規(guī)范化處理，組成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本集(x，i^,少，少A， 《J3，4W, /卻&， /s2<J }。 3)采用帶動量項和變學(xué)習(xí)率的誤差反傳BP算法對靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，經(jīng)過1000 次左右訓(xùn)練，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出均方誤差小于0.001，滿足要求，從而確定靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個 權(quán)系數(shù)。6. 形成兩個位置二階偽線性子系統(tǒng)和一個速度一階偽線性子系統(tǒng)。由確定各個權(quán)系數(shù)的 靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與五個線性環(huán)節(jié)構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆與復(fù)合被控對象串連組 成廣義偽線性系統(tǒng)，該廣義偽線性系統(tǒng)由兩個位置二階偽線性子系統(tǒng)和一個速度一階偽線性 子系統(tǒng)組成。從而達到了轉(zhuǎn)矩力和徑向懸浮力之間、各個位置子系統(tǒng)之間的動態(tài)解耦，把復(fù) 雜非線性系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)化為簡單的三個單變量線性系統(tǒng)的控制，如圖3所示。7.構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆控制器。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆、兩個Clark逆變換、兩個電流跟蹤逆變器共同組成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆控制器，如圖4所示。 根據(jù)以上所述，便可以實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步電機解耦控制器構(gòu)造方法，其特征在于將兩個Clark逆變換(11、12)、兩個電流跟蹤型逆變器(13、14)及無軸承永磁同步電機及其負載模型(15)作為一個整體組成復(fù)合被控對象(16)；進而采用靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(21)加若干線性環(huán)節(jié)來構(gòu)造復(fù)合被控對象的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆(22)，并通過調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆(22)實現(xiàn)復(fù)合被控對象(16)的廣義逆系統(tǒng)功能；然后將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆(22)置于復(fù)合被控對象(16)之前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆(22)與復(fù)合被控對象(16)組成廣義偽線性系統(tǒng)(31)；廣義偽線性系統(tǒng)(31)被線性化解耦為三個單輸入單輸出子系統(tǒng)，分別為兩個位置二階偽線性子系統(tǒng)和一個速度一階偽線性子系統(tǒng)；最后將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆(22)和兩個Clark逆變換(11、12)、兩個電流跟蹤型逆變器(13、14)共同構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步電機控制器(41)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步電機解耦控制器構(gòu)造方法，其特征 在于所述的采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆來構(gòu)成的控制器是一個開環(huán)系統(tǒng)，即所述構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 廣義逆系統(tǒng)采用的是開環(huán)控制方法。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步電機解耦控制器構(gòu)造方法，其特征 在于所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆(22)的構(gòu)造方法為用具有8個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的靜態(tài)神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(21)加5個線性環(huán)節(jié)構(gòu)成具有3個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆(22)，其 中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆的第一個輸入5作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第一個輸入，其經(jīng)二階系統(tǒng)~-的輸出為h即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第二個輸入，再經(jīng)一個積分器,為x，即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第三個輸入；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆的第二個輸入&作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第四個 輸入，其經(jīng)二階系統(tǒng)^^-的輸出為j，即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第五個輸入，再經(jīng)一個積分器^為y，即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第六個輸入；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆的第三個輸入^作為 靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第七個輸入，其經(jīng)一個積分器^為w，即為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第八個輸入。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步電機解耦控制器構(gòu)造方法， 其特征在于所述的靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(21)的各個權(quán)系數(shù)確定方法是將階躍激勵信號 {4^/^，/^,429}加到復(fù)合被控對象(16)的輸入端，釆集無軸承永磁同步電機的轉(zhuǎn)子 徑向位移x、 /和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速w，將兩個轉(zhuǎn)子位移;c、 y離線分別求其一階、二階導(dǎo)數(shù)，進而出巧和^，轉(zhuǎn)速w求其一階導(dǎo)數(shù)，進而求出i^，并對信號做規(guī)范化處理，組成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本集{ X，義，^， >"，少，F(xiàn)2，W, 5， 4w,/j2rf' } ， X寸靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(21)進行訓(xùn)練，從而確定靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(21)的各個權(quán)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步電機解耦控制器構(gòu)造方法，是由兩個Clark逆變換、兩個電流跟蹤型逆變器及無軸承永磁同步電機及其負載模型作為一個整體組成復(fù)合被控對象；采用靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加若干線性環(huán)節(jié)來構(gòu)造復(fù)合被控對象的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆；然后將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆置于復(fù)合被控對象之前，組成廣義偽線性系統(tǒng)；廣義偽線性系統(tǒng)被線性化解耦為三個單輸入單輸出子系統(tǒng)，最后將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆和兩個Clark逆變換、兩個電流跟蹤型逆變器共同構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義逆無軸承永磁同步電機控制器，此控制器不但能實現(xiàn)電機的徑向位置系統(tǒng)與轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)之間及徑向力之間的動態(tài)解耦，而且能作為非線性開環(huán)控制器直接使用，確保電機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮和運行。
文檔編號H02P6/00GK101227160SQ20071019055
公開日2008年7月23日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者劉賢興, 孫曉東, 嵇小輔, 朱熀秋, 李天博 申請人:江蘇大學(xué)