專利名稱：無軸承異步電機神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆解耦控制器的構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力傳動控制設備的技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆無軸承異步電機控制系統(tǒng)，對無軸承異步電機進行控制，適用于無軸承異步電機的高性能控制。
背景技術(shù)：
無軸承異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單，堅固可靠，氣隙小且均勻，成本低等優(yōu)點，又可采用普通的籠型轉(zhuǎn)子，機械強度高，可以運行在超高速狀態(tài)，而且齒槽脈動轉(zhuǎn)矩低，具有寬弱磁范圍，是最具前途的無軸承電動機之一。但是無軸承異步電機具有復雜的電磁關(guān)系，是多變量、非線性、強耦合系統(tǒng)，不僅電機轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)與磁鏈子系統(tǒng)之間存在耦合，而且與徑向懸浮力子系統(tǒng)之間也存在耦合。要實現(xiàn)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮和在不同工況下電機無級調(diào)速運行，
必須對無軸承異步電機進行非線性動態(tài)解耦控制。對于無軸承異步電機解耦控制目前已經(jīng)采用的方法有轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制和氣隙磁場定向矢量控制對無軸承異步電機進行解耦，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)徑向懸浮力、轉(zhuǎn)速和磁鏈之間的動態(tài)解耦控制，因此矢量控制的動態(tài)響應性能還不能令人滿意。為提高無軸承異步電機的動態(tài)響應性能，微分幾何控和逆系統(tǒng)方法也被用于無軸承異步電機的控制，但其線性化解耦的實現(xiàn)，需要獲得被控對象精確的數(shù)學模型。無軸承異步電機作為一個多變量、強耦合的非線性復雜系統(tǒng)，其電機參數(shù)隨各種工況的變化十分明顯，再加上負載擾動的存在、定轉(zhuǎn)子偏心時徑向懸浮力的變化，以及磁路飽和等未建模動態(tài)的影響，使微分幾何和逆系統(tǒng)方法在實際應用中遇到了困難。為了彌補微分幾何控和逆系統(tǒng)方法的不足，采用了神經(jīng)網(wǎng)絡逆控制方法，但是采用神經(jīng)網(wǎng)絡逆控制方法時，雖然可以把原非線性系統(tǒng)線性化解耦成具有線性關(guān)系的單輸入單輸出的積分型子系統(tǒng)(偽線性復合系統(tǒng))，但是這些積分型子系統(tǒng)是開環(huán)不穩(wěn)定的，因此不能簡單地將神經(jīng)網(wǎng)絡逆作為唯一的控制器來“開環(huán)控制”無軸承異步電機，而必須設計附加的閉環(huán)控制器，因而控制比較復雜。為了從本質(zhì)上解決無軸承異步電機系統(tǒng)閉環(huán)控制比較復雜的難題，同時又要保證無軸承異步電機各項控制性能指標，如穩(wěn)態(tài)跟蹤精度和動態(tài)響應速度，需采用新的控制方法和新的控制技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能有效提高無軸承異步電機各項控制性能指標，諸如穩(wěn)態(tài)跟蹤精度、動態(tài)響應速度，使無軸承異步電機具有優(yōu)良的靜、動態(tài)控制性能，又能簡化控制方法的用于開環(huán)控制的無軸承異步電機神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆解耦控制器的構(gòu)造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用如下步驟I)將兩個Clark逆變換分別串接在相應的兩個電流跟蹤型逆變器之前、將兩個電流跟蹤型逆變器分別串接在無軸承異步電機及其負載模型之前，共同作為一個整體組成復合被控對象；2)用具有10個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡加6個線性環(huán)節(jié)構(gòu)成具有4個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆，神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆的第一個輸入 作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡的第一個輸入，其經(jīng)二階系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.一種無軸承異步電機神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆解耦控制器的構(gòu)造方法，其特征在于采用如下步驟 1)將兩個Clark逆變換(11、12)分別串接在相應的兩個電流跟蹤型逆變器(13、14)之前、將兩個電流跟蹤型逆變器(13、14)分別串接在無軸承異步電機及其負載模型(15)之前，共同作為一個整體組成復合被控對象(16)； 2)用具有10個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)加6個線性環(huán)節(jié)構(gòu)成具有4個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)，神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)的第一個輸入 作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的第一個輸入，其經(jīng)二階系統(tǒng)^g_Tf--T—的輸出為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的第二個輸入，再 ams +ans +a12經(jīng)一個積分器f1為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的第三個輸入；神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)的第二個輸入_作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的第四個輸入，其經(jīng)二階系統(tǒng)~的輸出為靜態(tài)V2￥ +a21s+a22神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的第五個輸入，再經(jīng)一個積分器為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的第六個輸入；神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)的第三個輸入巧作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的第七個輸入，其經(jīng)一階系統(tǒng)一"^的輸出為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的第八個輸入；神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)的第四個輸入_作為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的第九個輸入，其經(jīng)一階系統(tǒng)^V-的輸出為靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡V4ams + 41(21)的第十個輸入，靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的輸出是神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)的輸出，ai(l、an、ai2、<^20Λ<^21Λ<^22Λ<^30Λ<^31Λ<^40 和沒41 為廣乂逆系各Lj 的參數(shù)； 3)調(diào)整靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的各個權(quán)系數(shù)使神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)實現(xiàn)復合被控對象(16)的廣義逆系統(tǒng)功能，將神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)置于復合被控對象(16)之前組成廣義偽線性系統(tǒng)(31)， 4)廣義偽線性系統(tǒng)(31)被解耦線性化為兩個位移二階偽線性子系統(tǒng)、一個轉(zhuǎn)速一階偽線性子系統(tǒng)和一個磁鏈一階偽線性子系統(tǒng)； 5)將神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)串接在復合被控對象(16)之前，由神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆(22)、兩個Clark逆變換(11、12)和兩個電流跟蹤型逆變器(13、14)共同構(gòu)成無軸承異步電機神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆解耦控制器(41)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)造方法，其特征在于步驟3)中所述的靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的各個權(quán)系數(shù)確定方法是將階躍激勵信號Iislrf , isl(f is2d , is2i\加到復合被控對象(16)的輸入端,采集無軸承異步電機的轉(zhuǎn)子徑向位移、轉(zhuǎn)速《V和磁鏈K，將轉(zhuǎn)子位移離線分別求其一階、二階導數(shù)，再求出3和3，對轉(zhuǎn)速％求其一階導數(shù)，再求出巧，對磁鏈K求其一階導數(shù)，再求出％ ,并對信號做規(guī)范化處理，組成靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)的訓練樣本集{ X，支，3，>’，j，％，, Wr , isld，Islce Is2d， is2q }，對靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(21)進行訓練以確定各個權(quán)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種無軸承異步電機神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆解耦控制器的構(gòu)造方法，用具有10個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡加6個線性環(huán)節(jié)構(gòu)成具有4個輸入節(jié)點、4個輸出節(jié)點的神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆，將神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆置于復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)被解耦線性化為兩個位移二階偽線性子系統(tǒng)、一個轉(zhuǎn)速一階偽線性子系統(tǒng)和一個磁鏈一階偽線性子系統(tǒng)；由神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆、兩個Clark逆變換和兩個電流跟蹤型逆變器共同構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡廣義逆解耦控制器，不但實現(xiàn)無軸承異步電機的徑向位移系統(tǒng)與轉(zhuǎn)速系統(tǒng)之間及徑向懸浮力之間的動態(tài)解耦，而且能作為非線性開環(huán)控制器直接使用，確保無軸承異步電機轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮運行。
文檔編號H02P21/00GK102790578SQ201210275840
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者孫曉東, 朱熀秋, 李可, 楊澤斌, 陳龍 申請人:江蘇大學