[发明专利]一种实现永磁同步电动机转速单向混沌运动的方法

说明书

技术领域

本发明属于永磁同步电动机控制技术领域，涉及一种实现永磁同步电动机转速单向混沌运动的方法。

背景技术

近年来随着混沌研究的不断深入，人们发现混沌可以在很多工业应用中获得更好的性能。例如振动压实领域，混沌运动的宽频谱特性可以使不同固有频率的混合颗粒发生共振；混沌运动的速度变化率比单周期振动更加剧烈，从而得到更好的压实效果。在实际的工程应用中，人们希望在工业过程中产生需要的混沌现象，即混沌反控制。常用的电动机混沌反控制方法主要有：延时反馈控制法、跟踪控制法和设计电机参数产生法。

现有的延时反馈控制方法电机转速有正负，即电机会出现不断的正反转。一方面这对于某些工业过程没有实际意义；另一方面电机的正反非周期转动对机械装置和电机寿命都有较大的影响。跟踪控制法虽然能够实现单向混沌，但受系统响应时间制约，具有一定的局限性。此外，通过设计电机参数，如气隙磁链、电枢电感等，可使电机系统产生混沌的转速。但这种方式实现的混沌运动可控性差，调整不够灵活。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现永磁同步电动机转速单向混沌运动的方法，解决了现有技术产生的混沌运动使电机转速有正负运动，对电机机械性能要求高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种实现永磁同步电动机转速单向混沌运动的方法，按照以下步骤实施：

步骤1、通过两个电流霍尔传感器，采集永磁同步电动机三相电流中的两相电流的模拟信号，并且通过数字信号控制器的两路模拟数字转换器检测得到电动机两相电流的数字量i_A(t)和i_B(t)；

步骤2、通过永磁同步电动机轴上连接的码盘和数字信号处理器的正交编码脉冲输入模块采集永磁同步电动机机械角位置增量，进而得到电角度θ(t)；

步骤3、将步骤1得到的永磁同步电动机两相电流i_A(t)和i_B(t)在数字信号处理器中进行CLARK变换，得到α-β静止坐标系下的电流量i_α(t)和i_β(t)；

步骤4、利用步骤2中得到的电角度θ(t)，将步骤3中得到的i_α(t)、i_β(t)在数字信号处理器中进行PARK变换，得到d-q旋转坐标系下电流的反馈量，即直轴电流i_d(t)和交轴电流i_q(t)；

步骤5、在数字信号处理器中将直轴电流给定量设定为i_dref＝0与步骤4中得到的反馈量i_d(t)作差，得到误差信号e(t)，误差信号e(t)通过PI调节器得到控制量U_d(t)；

步骤6、将步骤4中得到的交轴电流i_q(t)和经过延迟处理后得到的i_q(t-τ)作差，将作差结果乘以比例因子K₁，并在此基础上加上一个基值分量u_q(t)得到控制量U_q(t)；

步骤7、利用步骤2中得到的电角度θ(t)，将步骤5和步骤6中得到的控制量U_d(t)和U_q(t)在数字信号处理器中进行PARK反变换，得到α-β静止坐标系下的电压量U_α(t)和U_β(t)；

步骤8、以步骤7得到的电压量U_α(t)和U_β(t)为输入，在数字信号处理器中进行空间矢量调制，得到驱动逆变器六路控制脉冲；

步骤9、以步骤8中得到的六路控制脉冲为输入，在驱动逆变器中经过三相全桥逆变器，逆变出三相交流电给永磁同步电动机供电，从而控制永磁同步电动机实现转速单向混沌运动。

本发明的有益效果是，包括以下方面：

1)能够使永磁同步电动机在某基速附近做混动运动，能够在满足某些工业过程或者生产工艺要求的情况下实现混沌化电机驱动，扩展了混动化电机驱动在工业过程中应用范围。

2)本发明方法与传统的直接延时反馈控制法相比，能够实现电机转速在某基值附近单向混沌，与跟踪控制方法相比不受系统响应时间的制约，与设计电机参数产生法相比这种电气化的控制具有很强的灵活性。

3)将本发明方法应用于振动压实，对比实验表明本发明方法在单位时间内不仅下降位移大，单位压下量消耗能量更小，压实效果更好。

附图说明

图1是本发明方法所依赖的系统框图；