[发明专利]一种直线牵引电机励磁电感在线参数辨识仿真方法

权利要求书

1.一种直线牵引电机励磁电感在线参数辨识仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：引入与电机速度有关的动态边端效应修正因子f(Q)，在旋转感应电机α-β坐标系下的数学模型的基础上进行修正，建立直线牵引电机α-β坐标系下的数学模型：

电压方程为：

磁链方程为：

运动方程为：

计算修正因子f(Q)：

其中，ω_r为转子磁场角频率；p为微分算子；D为直线电机的定子长度；τ为直线电机定子的极距；P为直线电机的极数；F_e为直线电机的电磁拉力；F_l为直线电机的负载牵引力；m为牵引质量；v为直线电机的速度；U_sα、U_sβ、U_rα、U_rβ分别为定子电压α轴分量、定子电压β轴分量、转子电压α轴分量、转子电压β轴分量；R_s、R_r分别为定子电阻、转子电阻；i_sα、i_sβ、i_rα、i_rβ分别为定子电流α轴分量、定子电流β轴分量、转子电流α轴分量、转子电流β轴分量；Ψ_sα、Ψ_sβ、Ψ_rβ、Ψ_rα分别为定子磁链α轴分量、定子磁链β轴分量、转子磁链α轴分量、转子磁链β轴分量；L_s、L_r、L_m、L_lr分别为定子电感、转子电感、励磁电感、转子漏感；Q为等效品质因子；

步骤2：根据所述直线牵引电机α-β坐标系下的数学模型，建立直线牵引电机在静止坐标下以初级电流i_s和次级磁链Ψ_r为状态变量，初级电压u_s为输入变量，初级电流i_s为输出变量的状态空间方程：

其中，

L′_m为考虑动态边端效应后重新定义的励磁电感参数，且L′_m＝(1-f(Q))L_m；R′_r为考虑动态边端效应后重新定义的转子电阻参数，且R′_r＝R_rf(Q)；L′_s为考虑动态边端效应后重新定义的定子电感参数，且L′_s＝L′_m+L_ls，L_ls为定子漏感；L′_r为考虑动态边端效应后重新定义的转子电感参数，且L′_r＝L′_m+L_lr；σ′为考虑动态边端效应后重新定义的漏磁系数参数，且T′_r为考虑动态边端效应后重新定义的转子时间常数参数，且i_s＝[i_sα i_sβ]^T为初级电流矩阵；Ψ_r＝[Ψ_rα Ψ_rβ]^T为次级磁链矩阵；u_s＝[u_sα u_sβ]^T为初级电压矩阵；

步骤3：将所述初级电流i_s，经过状态重构和状态变量误差反馈校正得到直线牵引电机的全阶状态观测器模型：

利用极点配置方法，将全阶状态观测器的极点配置为电机极点的k倍，使得观测器的极点位于电机极点的左侧，以保证系统的稳定性以及收敛速度，得到直线牵引电机全阶状态观测器模型的反馈增益矩阵G：

式中，g₁＝(k-1)(a_r11+a_r22)；g₂＝(k-1)(a_i22)；g₃＝(k-1){c(a_r11+a_r22)+d[a_r12(a_r11+a_r22)+a_i12a_i22]}-(k²-1)[(ca_r11-a_r21)+d(a_r11a_r12)]；g₄＝(k-1){ca_i22-d[a_i12(a_r11+a_r22)-a_i22a_r12]}-(k²-1)[d(a_r11a_i12)]；c为定义的参数，且c＝-σ′L′_sL′_r/L′_m；d为定义的参数，且d＝β/(a_r12²+a_i12²)；β为定义的参数，且β＝R′_r/L′_m；

步骤4：将步骤2中得到的直线牵引电机状态空间方程作为参考模型，将步骤3中得到的直线牵引电机的全阶状态观测器模型作为可调模型，以参考模型与可调模型输出的定子电流误差作为自适应模型的输入，建立直线电机参数在线辨识的模型参考自适应系统，利用波波夫超稳定性理论设计模型参考自适应系统的自适应律，得到励磁电感的在线辨识表达式，实现直线牵引电机的励磁电感在线参数辨识。