[发明专利]一种波浪直线作动器的控制系统及其设计方法

说明书

本发明公开了一种波浪直线作动器的控制系统，包括线性自适应干扰抑制控制器、状态扩展观测器、q轴BP‑SSO‑PID调节器、d轴BP‑SSO‑PID调节器、反park变换模块、PT‑PWM脉冲宽度调制模块、三相逆变器、波浪直线作动器、Clark变换模块、park变换模块、电流传感器以及转速与位置传感器。本发明能够在海洋条件恶劣的情况下，使波浪直线作动器将浮筒波浪发电装置稳定提升至安全高度，从而避免巨型海浪对浮筒发电装置的冲击损毁，大大降低了波浪发电装置的磨损与形变，延长了发电装置的使用年限。

技术领域

本发明涉及波浪能发电设备保护技术领域，具体而言涉及一种波浪直线作动器的控制系统及其设计方法。

背景技术

波浪能的开发和利用能够便捷有效的为海上设备提供能量，但海洋环境多变，波浪发电装置也易在极端恶劣气象条件下，受到大风浪的冲击。为了保证波浪发电装置的安全，需要一种能够在风浪中将波浪发电装置安全稳定提升的装置。

波浪直线作动器是一种将电能直接转换为直线运动的装置，其不需要传统的机械传动装置。由于其具有可靠性高、转矩惯量比大、易散热、尺寸小和功率密度高等优点，波浪直线作动器在各个领域(机器人、精密电力驱动、计算机外围设备)中都得到广泛应用。

波浪直线作动器的控制系统模型包含了参数值的不确定性，在风浪作用下，负载转矩所代表的外部扰动可能具有显著的变化特征。当这些不确定的因素超过传统控制技术所接受的范围时，控制系统就会失去稳定。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种波浪直线作动器的控制系统及其设计方法，能够在海洋条件恶劣的情况下，使波浪直线作动器将浮筒波浪发电装置稳定提升至安全高度，从而避免巨型海浪对浮筒发电装置的冲击损毁，大大降低了波浪发电装置的磨损与形变，延长了发电装置的使用年限。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种波浪直线作动器的控制系统，所述控制系统包括线性自适应干扰抑制控制器、状态扩展观测器、q轴BP-SSO-PID调节器、d轴BP-SSO-PID调节器、反park变换模块、PT-PWM脉冲宽度调制模块、三相逆变器、波浪直线作动器、Clark变换模块、park变换模块、电流传感器以及转速与位置传感器；

所述状态扩展观测器的输入u和y分别为q轴期望电流和波浪直线作动器的实际速度ω，状态扩展观测器的输出分别为ω的估计值z₁、扰动估计值z₂；

所述线性自适应干扰抑制控制器的输入端分别与波浪直线作动器和状态扩展观测器耦合连接，输出端通过第一差值计算单元与q轴BP-SSO-PID调节器的输入端耦合连接；所述d轴BP-SSO-PID调节器的输入端与第二差值计算单元耦合连接；所述电流互感器输出的ab两相电流依次经过Clark变换模块和park变换模块后获得d轴和q轴电流i_d和i_q，分别连接至第一差值计算单元和第二差值计算单元与线性自适应干扰抑制控制器的输出和d轴期望电流求取对应的差值信号；

其中，所述线性自适应干扰抑制控制器的输入包括波浪直线作动器的期望速度ω_ref、状态扩展观测器的输出z₁和z₂，线性自适应干扰抑制控制器的输出和park模块输出的q轴电流i_q的差值与q轴BP-SSO-PID调节器的输入相连接，d轴期望电流和park模块输出的d轴电流i_d的差值与d轴BP-SSO-PID调节器的输入相连接；