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专利号: 2018102828715
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种开关磁阻电机的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:获取所述开关磁阻电机的给定转速;

获取所述开关磁阻电机的转子位置信号和各相的相电流;

根据所述转子位置信号计算所述开关磁阻电机的反馈转速;

根据所述给定转速和所述反馈转速计算所述开关磁阻电机的期望转矩;

根据所述期望转矩分配所述开关磁阻电机各相的输出转矩,并根据所述开关磁阻电机各相的输出转矩计算所述开关磁阻电机各相的期望电流;

根据所述开关磁阻电机各相的期望电流和相电流,采用神经网络自适应鲁棒滑模控制算法生成对应的驱动信号,以根据所述驱动信号对所述开关磁阻电机进行控制,其中,根据所述开关磁阻电机各相的期望电流和相电流,采用神经网络自适应鲁棒滑模控制算法生成对应的驱动信号,包括:根据所述开关磁阻电机各相的期望电流和相电流设计滑模函数;根据所述开关磁阻电机各相的期望电流和相电流确定神经网络的输入,并根据所述神经网络的输入计算神经网络的输出;设定控制律,并根据所述控制律和所述神经网络的输出得到所述滑模函数的导数;设计李雅普诺夫函数,并根据所述滑模函数的导数求得所述李雅普诺夫函数的导数;设定自适应率,并在根据所述自适应率和所述李雅普诺夫函数的导数进行电流稳定性控制后,生成所述驱动信号,其中,设计滑模函数, 为期望电流,为相电流,则误差为 ,滑模函数为:

其中,为常数且 >0,

开关磁阻电机的电压方程为:式中, 为相电压, 为相绕组电阻, 为磁链, 为机械角速度,可得

其中, 为相绕组电感, 为滑模控制输出,可得

其中,系数 , ,

神经网络输入输出算法为:其中, 为网络输入, 为网络隐含层第 个网络输入, 是第 个神经元的中心位置, 是第 个神经元的宽度, 为高斯基函数的输出, 为理想网络权值,为网络逼近误差,

神经网络输入取 ,则神经网络输出为其中, 为神经网络的权值,设定控制律为:

其中, 为符号函数, 为鲁棒项,用于克服干扰和神经网络误差逼近,以保证系统稳定,

可得

其中, 即神

经网络的权值与理想网络权值的偏差,设计李雅普诺夫函数为: ,其中, ,可得

取自适应律为:

则

取 ,则 ,

当 时, ,根据拉萨尔不变集原理,闭环系统渐进稳定,由DSP芯片生成PWM波输出。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机的控制方法,其特征在于,采用模糊PI控制算法计算所述开关磁阻电机的期望转矩。

3.根据权利要求2所述的开关磁阻电机的控制方法,其特征在于,采用模糊PI控制算法计算所述开关磁阻电机的期望转矩,包括:获取速度误差实际值和速度误差变化量实际值;

对所述速度误差实际值和所述速度误差变化量实际值进行模糊化以得到速度误差模糊值和速度误差变化量模糊值;

根据所述速度误差模糊值和所述速度误差变化量模糊值得到PI控制的参数整定量,并通过解模糊化和PI运算得到期望转矩控制量;

对所述期望转矩控制量进行线性变换以得到所述期望转矩。

4.根据权利要求3所述的开关磁阻电机的控制方法,其特征在于,根据所述期望转矩分配所述开关磁阻电机各相的输出转矩,包括:确定转矩分配函数;

根据所述转矩分配函数计算所述开关磁阻电机各相的输出转矩之和,并根据所述开关磁阻电机各相的磁共能计算所述开关磁阻电机各相的输出转矩。

5.一种开关磁阻电机的控制系统,其特征在于,包括:上位机,所述上位机用于设置给定转速;

位置检测模块,所述位置检测模块用于获取所述开关磁阻电机的转子位置信号;

电流检测模块,所述电流检测模块用于获取所述开关磁阻电机各相的相电流;

处理模块,所述处理模块分别与所述上位机、所述位置检测模块和所述电流检测模块相连,以获取所述开关磁阻电机的给定转速、转子位置信号和各相的相电流,所述处理模块用于根据所述转子位置信号计算所述开关磁阻电机的反馈转速,并根据所述给定转速和所述反馈转速计算所述开关磁阻电机的期望转矩,以及根据所述期望转矩分配所述开关磁阻电机各相的输出转矩,并根据所述开关磁阻电机各相的输出转矩计算所述开关磁阻电机各相的期望电流,以及根据所述开关磁阻电机各相的期望电流和相电流,采用神经网络自适应鲁棒滑模控制算法生成对应的驱动信号,以根据所述驱动信号对所述开关磁阻电机进行控制,

其中,所述处理模块包括用于生成所述驱动信号的电流调节器,所述电流调节器用于:根据所述开关磁阻电机各相的期望电流和相电流设计滑模函数;根据所述开关磁阻电机各相的期望电流和相电流确定神经网络的输入,并根据所述神经网络的输入计算神经网络的输出;设定控制律,并根据所述控制律和所述神经网络的输出得到所述滑模函数的导数;设计李雅普诺夫函数,并根据所述滑模函数的导数求得所述李雅普诺夫函数的导数;设定自适应率,并在根据所述自适应率和所述李雅普诺夫函数的导数进行电流稳定性控制后,生成所述驱动信号,

其中,设计滑模函数, 为期望电流,为相电流,则误差为 ,滑模函数为:

其中,为常数且 >0,

开关磁阻电机的电压方程为:式中, 为相电压,为相绕组电阻,为磁链, 为机械角速度,可得

其中,为相绕组电感,为滑模控制输出,可得

其中,系数 , ,

神经网络输入输出算法为:其中,为网络输入,为网络隐含层第 个网络输入, 是第 个神经元的中心位置,是第 个神经元的宽度, 为高斯基函数的输出, 为理想网络权值,为网络逼近误差,

神经网络输入取 ,则神经网络输出为其中, 为神经网络的权值,设定控制律为:

其中, 为符号函数, 为鲁棒项,用于克服干扰和神经网络误差逼近,以保证系统稳定,

可得

其中, 即神经

网络的权值与理想网络权值的偏差,设计李雅普诺夫函数为: ,其中, ,可得

取自适应律为:

则

取 ,则 ,

当 时, ,根据拉萨尔不变集原理,闭环系统渐进稳定,由DSP芯片生成PWM波输出。

6.根据权利要求5所述的开关磁阻电机的控制系统,其特征在于,所述处理模块采用模糊PI控制算法计算所述开关磁阻电机的期望转矩。

7.根据权利要求6所述的开关磁阻电机的控制系统,其特征在于,所述处理模块包括用于计算所述开关磁阻电机的期望转矩的速度调节器,所述速度调节器用于:获取速度误差实际值和速度误差变化量实际值;

对所述速度误差实际值和所述速度误差变化量实际值进行模糊化以得到速度误差模糊值和速度误差变化量模糊值;

根据所述速度误差模糊值和所述速度误差变化量模糊值得到PI控制的参数整定量,并通过解模糊化和PI运算得到期望转矩控制量;

对所述期望转矩控制量进行线性变换以得到所述期望转矩。

8.根据权利要求7所述的开关磁阻电机的控制系统,其特征在于,所述处理模块包括用于分配所述开关磁阻电机各相的输出转矩的转矩分配单元,所述转矩分配单元用于:确定转矩分配函数;

根据所述转矩分配函数计算所述开关磁阻电机各相的输出转矩之和,并根据所述开关磁阻电机各相的磁共能计算所述开关磁阻电机各相的输出转矩。