[发明专利]一种磁阻作动器电磁力建模与运动控制方法有效

专利信息
申请号: 201710332681.5 申请日: 2017-05-12
公开(公告)号: CN107422638B 公开(公告)日: 2019-05-31
发明(设计)人: 曾理湛;胡兰雄;陈学东;赵鹏程;陈冬郎 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: G05B13/04 分类号: G05B13/04
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 曹葆青;李智
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要: 发明属于非线性迟滞系统建模与控制相关技术领域,其公开了一种磁阻作动器电磁力建模与运动控制方法,该方法包括以下步骤:(1)建立磁阻作动器的初代正逆迟滞解析数学模型;(2)采用修形函数对所述初代正逆迟滞解析数学模型进行优化,以得到正逆迟滞解析数学模型;(3)根据安培定律建立磁路计算公式,并结合正逆迟滞解析数学模型推导出考虑迟滞效应的磁阻作动器的电磁力的计算公式及电磁力与电流之间的正逆迟滞解析数学模型的数学表达式;(4)结合得到的电磁力与电流之间的数学表达式,对磁阻作动器采用位移‑力‑电流多闭环串联运动控制。上述方法考虑迟滞非线性对磁阻作动器的控制的影响,提高了精度,使用范围较广,有利于推广应用。
搜索关键词: 一种 磁阻 作动器电 磁力 建模 运动 控制 方法
【主权项】:
1.一种磁阻作动器电磁力建模与运动控制方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)结合迟滞回线,建立磁阻作动器的初代正迟滞解析数学模型及初代逆迟滞解析数学模型,该磁阻作动器为圆柱形磁阻作动器;(2)采用修形函数对所述初代正迟滞解析数学模型及所述初代逆迟滞解析数学模型进行优化,以得到正迟滞解析数学模型及逆迟滞解析数学模型;初代正迟滞模型和初代逆迟滞模型为:式中:u:Z+→Rn为一个离散时域信号,Z+表示一连串的正整数;χ(μ,k)表示的是一个时刻,该时刻小于k且为能使得u取得极值的最大正整数;λ12,m,m*∈R+,输出信号:v,v*∈C0,输入信号:u,u*∈C0;W表示Lambert函数;s(u,k)≡sμ,k=sgn+[u(k)‑u(χ(u,k))],sgn+为右连续函数;为初代正迟滞模型;为初代逆迟滞模型;输入信号u*∈Rn;(3)根据安培定律建立磁路计算公式,并结合所述正迟滞解析数学模型及所述逆迟滞解析数学模型依次推导出考虑迟滞效应的磁场强度计算公式、考虑迟滞效应的磁阻作动器的电磁力的计算公式及电磁力与电流之间的正逆迟滞解析数学模型的数学表达式;其中,磁场能量对气隙长度求偏微分并取相反数即为电磁力:将磁感应强度公式(12)代入式(14)中得考虑磁滞的电磁力与电流的关系式:对式(15)求逆以得到电流与电磁力的正逆迟滞解析数学模型的表达式;磁感应强度公式(12)为其中μ0为真空磁导率,μr为相对磁导率;Aa表示截面积;μ0为真空磁导率;μ0为真空磁导率;μr为相对磁导率;xg表示磁阻作动器的电磁铁和衔铁之间的气隙长度;N表示磁阻作动器的通电线圈的匝数;l1、l2表示磁感应线封闭环路上各段磁路长度;i表示通入通电线圈中的电流大小;R为电磁铁的外部半径,a为衔铁的厚度;参数λ12是影响迟滞回线几何形状的控制参数;(4)结合得到的电磁力与电流之间的正逆迟滞解析数学模型的数学表达式,对磁阻作动器采用位移‑力‑电流多闭环串联运动控制。
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