[发明专利]一种双闭环电力机车调速控制方法

权利要求书

1.一种双闭环电力机车调速控制方法，其特征在于，电力机车控制系统中包括转速模糊比例积分控制器、电流自适应控制器和功率变换器；

转速模糊比例积分控制器以电机转速设定值与反馈值的偏差和电流设定值与反馈值的偏差作为输入，输出电流设定值给电流自适应控制器；

电流自适应控制器以转速模糊比例积分控制器输出的电流设定值与电流反馈值的偏差作为输入，经过计算得到控制决策输出给功率变换器；

功率变换器根据电流自适应控制器的输出做功率变换，输出适当的电流作为电机的驱动电流；

电流自适应控制器和转速模糊比例积分控制器构成电力机车的双闭环调速控制系统。

2.根据权利要求1所述双闭环电力机车调速控制方法，其特征在于：所述的电流自适应控制器中还包括抗干扰模块和抗数据丢包模块。

3.根据权利要求2所述双闭环电力机车调速控制方法，其特征在于：所述的电流自适应控制器中，电流环采用无模型自适应控制形式，即形成电流无模型自适应控制器。

4.根据权利要求3所述双闭环电力机车调速控制方法，其特征在于：所述电流无模型自适应控制器的被控对象为单输入单输出控制系统，

其模型表达式可表示为：

I(k+1,i)＝f(I(k,i),,I(k-n_I,i),e(k,i),,e(k-n_e,i)) (1)

其中k∈{0,1,,n}是采样时间序列，n是采样终点；i∈{0,1,}是系统迭代次数；n_I和n_e是两个正整数，表示系统输出和输入的阶数；I(k,i)是系统在k时间间隔迭代i次的测量输出，本系统中指电流输出值，e(k,i)是系统在k时间间隔迭代i次的控制输入，本系统中指在k时刻电流设定值与输出电流反馈的差值，即I_s(k)-I(k,i)；

把式(1)用动态线性模型表达为：

其中ΔI(k+1,i)＝I(k+1,i)-I(k+1,i-1)，Δe(k,i)＝e(k,i)-e(k,i-1)，是表示输入变化量与输出变化量之间相关性的时变参数，对任意时间k和迭代次数i有界，且ε是一个很小的正的常数；

给定一个期望的有界时变输出轨迹，对本控制系统来说是电流设定值轨迹I_s(k)，被控目标可以找到一个合适的输入e(k,i)让系统的输出I(k,i)跟踪目标设定值I_s(k)；

以下式(3)作为控制输入准则函数，其中λ0是限制输入幅值的权重因子：

J(e(k,i))＝|I_s(k+1)-I(k+1,i)|²+λ|e(k,i)-e(k,i-1)|² (3)

将式(2)带入式(3)，对e(k,i)求偏导数并令偏导数为零得到式(4)：

其中ρ∈(0,1)是步长因子，是的估计值，随迭代而变化；使用下式(5)估计规则函数：

其中μ0是权重因子，令式(5)对求偏导数并令偏导数等于零可得式(6)：

其中η是步长因子，此式用于更新

为了保证保持为正，需要有以下重启计算：

当或者|Δe(k,i)|≤ε，或者时，

于是，所述的自适应控制过程包括系统模型式(2)、控制器式(4)、迭代更新式(6)和重启计算式(7)。

5.根据权利要求4所述双闭环电力机车调速控制方法，其特征在于：所述的自适应控制过程如下：

S1、设置式(2)中涉及到的参数e(1:k+1,1)，e(1:k+1,2)，I(2:k+1,2)，I(1,1:i+1)，的初始值；

S2、根据初始值和设定值I_s(k+1)可得e(k,i)、

S3、判断是否为正，若不为正则用替代；

S4、用新的e(k,i)、更新模型式(2)

S5、步骤S2-S4即为系统自适应控制过程，此过程循环至控制系统达到期望状态。