[发明专利]一种直线振荡电机无位置传感器控制方法及装置

权利要求书

1.一种直线振荡电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将当前观测振幅与给定振幅之差顺次进行PI控制运算和限幅，获取电压占空比；

S2：基于给定频率的正弦函数与电压占空比，生成一系列等幅不等宽的矩形波和基频分量；

S3：将矩形波和基频分量输入SPWM逆电路中，通过改变调制波的频率和幅值，调节调制电压信号的频率和幅值；

S4：电机经过调制电压信号的调制后，采集直线振荡电机的输出电压与输出电流信号，构建滑模观测器，获取活塞的估算速度；

S5：对估算速度进行滤波处理得到位移观测信号，更新当前观测振幅，转至步骤S1，持续调节电机的观测振幅，直至观测振幅与给定振幅一致。

2.根据权利要求1所述的直线振荡电机无位置传感器控制方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：

S3.1：电机经过调制电压信号的调制后，实时采集直线振荡电机的输出电压与输出电流信号，构建传统滑模观测器；

S3.2：基于传统滑模观测器，采用积分滑模面，定义滑模趋近律，构建改进型滑模观测器；

S3.3：利用改进型滑模观测器的滑模控制率与电磁推力系数，获取活塞的估算速度。

3.根据权利要求1所述的直线振荡电机无位置传感器控制方法，其特征在于，采用自适应带通滤波器对估算速度进行滤波，获取位移观测信号。

4.根据权利要求3所述的直线振荡电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述自适应带通滤波器的传递函数为：

其中，γ为常数；ω₀为自适应带通滤波器的中心频率；v为速度信号，v′为滤波后的速度信号。

5.根据权利要求2所述的直线振荡电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述积分滑模面为：

其中，S为滑模面，c为积分增益系数；为电流误差，满足i为电机输出电流；是电流观测值。

6.根据权利要求5所述的直线振荡电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述滑模趋近律为：

其中，a、b、θ、δ、p、q为设计参数；且a≥0，b≥0,θ0,δ0；p和q均为奇数，满足pq0；X为系统状态变量,满足

7.根据权利要求6所述的直线振荡电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述改进型滑模观测器的控制率为：

其中，R为定子电阻；c为积分增益系数；L为定子电感；为电流误差；a、b、θ、δ、p、q为设计参数；且a≥0，b≥0,θ0,δ0；p和q均为奇数，满足pq0，X为系统状态变量，满足

8.一种直线振荡电机无位置传感器控制装置，其特征在于，包括：加法器、PI控制器、限幅器、正弦计算器、SPWM发生器、SPWM逆变器、滑模观测器和带通滤波器；

所述滑模观测器用于实时采集直线振荡电机的电压与电流信号，观测直线振荡电机的反电势信号，进而获取估算的活塞速度信号；

所述带通滤波器用于对活塞估算速度进行滤波，获取无幅值和相位偏移的位移估算信号，更新当前观测振幅；

所述加法器用于将给定振幅与当前观测振幅做减法运算；

所述PI控制器用于对给定振幅与当前观测振幅之差进行PI控制运算；

所述限幅器用于对PI控制运算结果进行限幅处理；

所述SPWM发生器用于基于给定频率的正弦函数与电压占空比，生成一系列等幅不等宽的矩形波和基频分量；

所述SPWM逆变器用于接收矩形波和基频分量，通过改变调制波的频率和幅值，调节调制电压信号的频率和幅值，进而对电机进行调制；

正弦计算器用于对给定频率进行正弦计算。