[发明专利]一种用于电气传动系统低频振动的主动控制方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及电气传动系统低频振动控制领域，发明应用一种用于电气传动系统低频振动的主动控制方法实现对电气传动系统低频振动的控制，这种方法可以用来降低电气传动系统低频振动及噪声，提高系统工作稳定性。

背景技术

振动是所有电气设备在运行过程中普遍存在的现象，在电气传动系统中，电机和其他设备一样，在运转过程中会发生不同程度的振动，振动对电气传动系统的危害主要表现在以下几个方面：增加能量消耗，动力系统效率降低；直接伤害电机轴承，加速电机轴承的磨损，大大缩短了轴承的使用寿命；转子磁极松动，造成定子和转子相互擦碰，从而导致电机转子弯曲、断裂；电机端部绑线松动，造成端部绕组相互摩擦，绝缘电阻降低，绝缘使用寿命缩短，严重时造成绝缘子击穿或与电机配套的其他设备的运转受到影响，造成某些零件松动，甚至损坏零件，造成事故。振动和噪声不但会使物理装置和设备疲劳、失效或干扰其它声信号的感觉和鉴别，引起机械传动装置振动；超过一定限度时还会损害人们的健康，特强的噪声，甚至能引起建筑结构振动。

目前采用的振动控制方法大多为被动控制方式，采用悬置系统、隔振材料、弹簧、橡胶材料等方式，安装不便，易老化。而且对高频振动控制效果较好，但对低频振动控制效果一般。原有的电气传动系统被动支撑结构主要只能隔离电机产生的低频振动,而采用电磁作动器在此基础上可大幅衰减电机激励产生的简谐振动。

传统的控制系统，如：PI和PID控制及带陷滤波器的PI控制都不能快速响应机械传动部分的固有振动,其校正作用的滞后效应相当于这种振荡的激励,而不是使之稳定。再则,传统控制系统要处理上述非线性问题，如：齿隙非线性问题是几乎不可能的。

变结构控制方法，作为一种常用的非线性控制方法，针对复杂强耦合系统而言具有很好的鲁棒性，但其主要缺陷在于：滑动平面采用极点配置或二次型指标最优进行设计，根据经验给出边界层厚度以消除抖颤，故难以得到一组较优的滑动平面参数和边界层厚度。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于，提出一种用于电气传动系统低频振动的主动控制方法，它的特点是，改进现有控制算法，将遗传算法优化的滑膜变结构算法应用于电气传动系统的低频主动控制中，并给出低频振动的主动反振动控制方案，主动控制方法根据检测到的振动信号，应用一定的控制策略,经过实时计算,进而驱动作动器对控制目标施加一定的影响,达到抑制或消除振动的目的，具有控的效果好,适应性强等优点。通过仿真结果表明，该方法对低频振动控制效果明显。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种用于电气传动系统低频振动的主动控制方法,其特征是，它包括以下步骤:

1）确定控制方案：电气传动系统主要是电机的被动支撑，因电机型号的不同会有不同支撑形式和支撑点，在电机的每个支撑点上布置一个执行部件,通过实时控制每个执行部件来调整衰减电机的自身激振产生的加速度,因而也就间接衰减了电机动载向电气传动系统的传递；根据电机低频振动产生的主要原因，所述执行部件选择电磁作动器，当电磁作动器线圈中通有交变电流时，电磁作用对振子产生激励力,使之受迫振动，对外输出控制作动力，该作动力直接作用于电机的垂直方向，且与电机自身激振力的振动幅值相等，相位相反时,这两个力相互抵消,由它们引起的振动也就会被抵消，这样电机的振动就会被抵消,最终传递到电气传动系统的力也为零；

2）选择控制算法：控制算法选择滑模变结构控制算法，电气传动系统一旦进入滑动模态，在一定条件下就对外界干扰及参数扰动具有不变性，从而具有强鲁棒性、自适应性，

3）定义变结构切换函数、设计变结构控制率：

定义全局滑模面为：变结构控制率函数，

u=k_d1·tanh(s)+k_d·s

式中k_d1,k_d为比例系数且k_d1,k_d>0；