[发明专利]一种无铁心外转子无轴承永磁电机解耦控制器的构造方法

说明书

本发明公开一种无铁心外转子无轴承永磁电机解耦控制器的构造方法，构造包含有无铁心外转子无轴承永磁同步电机的复合被控对象，采用最小二乘支持向量机加2个积分器和3个传递函数构造成最小二乘支持向量机广义逆，最小二乘支持向量机广义逆与所复合被控对象串联构成由两个位移积分型伪线性子系统和一个转速积分型伪线性子系统组成的伪线性系统，对伪线性系统设计由前置滤波器和位移调节器组成的抗扰闭环控制器，抗扰闭环调节器中前置滤波器的使用，使电机解耦控制器输入的信号更加平缓，避免阶跃信号和冲击信号的影响，使输出能更好地跟随指令信号，由于更好的跟随效果，使控制器带宽得到显著提高，从而提高电机解耦控制器的控制性能。

技术领域

本发明属于电力传动控制设备的技术领域，具体是是无铁心外转子无轴承永磁同步电机解耦控制器的构造方法，适用于无铁心外转子无轴承永磁同步电机的高性能控制。

背景技术

无铁心外转子无轴承永磁同步电机是将无轴承技术和无铁心技术应用于普通外转子永磁同步电机的一种新型电机，在永磁同步电机基础上，将产生径向悬浮力的磁轴承绕组线圈和电机定子绕组叠压在一起，实现电机的无轴承化，并将电机的定子材料由原来的导磁材料替换为不导磁的材料，实现电机的无铁心化。无铁心外转子无轴承永磁同步电机不仅具有永磁同步电机效率高、功率因数高、体积小、重量轻、控制性能好等优点，而且具有磁轴承无摩擦、无磨损、不需润滑、高转高精等优点，更使得无轴承永磁同步电机的涡流和磁阻损耗降低。

然而无铁心外转子无轴承永磁同步电机具有十分复杂的电磁关系，是一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统，其二自由度径向悬浮力之间，以及径向悬浮力和转速之间存在着复杂的耦合关系，要实现无铁心外转子无轴承永磁同步电机的稳定悬浮运行以及在不同工况下的无级调速，必须对无铁心外转子无轴承永磁同步电机进行非线性解耦控制。关于无轴承永磁同步电机的解耦控制技术，现有技术大多已普通的支持向量机逆系统方法与鲁棒控制器相结合的方式，中国专利公开号为CN 102790576 A的文献公开了支持向量机逆系统应用于无轴承永磁同步电机解耦控制中，实现无轴承永磁同步电机的二自由度解耦控制，中国专利公开号为CN102801382 A的文献公开了支持向量机逆系统应用于无轴承异步电机解耦控制中，实现无轴承异步电机的五自由度解耦控制。以上文献中使用的普通支持向量机逆系统是开环不稳定的，并且鲁棒控制器在动态性能或者参数调整性上都存在一些不足之处。为了使支持向量机逆系统具有开环稳定的特性，可以使用支持向量机广义逆来配置系统参数，使伪线性系统具有稳定的开环关系，这比传统的α阶逆系统性能更好。并使用具有参数调整简单，抗扰性能好的抗扰闭环调节器取代鲁棒控制器，使无轴承永磁同步电机解耦控制具有更优异的控制性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种无铁心外转子无轴承永磁电机解耦控制器(以下简称电机解耦控制器)的构造方法，基于最小二乘支持向量机广义逆，既可实现负载条件下无铁心外转子无轴承永磁同步电机二自由度径向悬浮力之间，以及径向悬浮力和转速之间非线性解耦控制，又能有效地提高无铁心外转子无轴承永磁同步电机的各项控制性能指标，如稳态跟踪精度、动态响应速度、参数鲁棒性以及扰动抑制。

本发明提供的一种无铁心外转子无轴承永磁电机解耦控制器的构造方法采用的技术方案是：构造包含有无铁心外转子无轴承永磁同步电机的复合被控对象，复合被控对象以四个参考电流作为输入，以x，y方向的位移x_M，y_M和转速ω_e作为输出，还包括以下步骤：

步骤1)采用最小二乘支持向量机加2个积分器和3个传递函数构造成最小二乘支持向量机广义逆，最小二乘支持向量机广义逆以所述的位移x_M、y_M的二阶导数和转速ω_e的一阶导数作为输入，输出的是四个参考电流