[发明专利]一种直线永磁游标电机的解耦控制方法

说明书

本发明公开了一种改进回归支持向量机广义逆的直线永磁游标电机的解耦控制方法，根据可逆性原理和Interactor算法证明所控制的直线永磁游标电机系统的可逆性；采样原系统的输入输出，经过数据处理后，作为训练改进回归支持向量机的样本，使用改进回归支持向量机逼近直线永磁游标电机的广义逆系统；将改进回归支持向量机广义逆系统与原非线性系统结合，以构建伪线性系统，实现直线永磁游标电机的d轴电流和初级速度的解耦控制；在伪线性系统的基础上，添加PI控制器，构成闭环系统，提高系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及直线永磁游标电机领域，具体是一种用于新型直线永磁游标电机的解耦控制方法，适用于轨道交通、船舶推进等高可靠性要求的场所。

背景技术

伴随城市化的发展，城市轨道交通正在经历突飞猛进的变化,随之而来的是电机牵引系统研究的兴起。近年来，轨道交通系统尤其是其驱动电机在向着重量更轻、体积更小、速度更快、运行更稳定、安全更可靠的模式发展。因此能够稳定、可靠地控制好符合这一特点的直线永磁游标电机成为了保证驱动系统可靠性的关键。

附图1中所示的就是本发明控制对象的等比例截面图。这是一种新型的高推力密度直线永磁游标电机，尤其适用于轨道交通领域。置于列车侧的电机初级由硅钢冲片叠成的初级铁芯、三相电机绕组和永磁体构成，其中永磁体呈分段结构表嵌于初级齿中。而放置在轨道侧的电机次级仅由带有凸极的硅钢片叠成，结构简单。因此，电机次级具有较高的机械强度，十分适合运行于长行程、大推力工况。相比于传统直线永磁游标电机，这种电机具有一种新型的永磁体整列。一个永磁体阵列具有三个永磁体，它们的充磁方向在图1中用箭头标明。这种永磁体结构能够减少永磁体的用量，缓解齿部端部漏磁严重的问题，进而增加绕组中的反电动势，有效提高了电机的推力密度。另外，该电机能够在低速时利用自身的游标效应产生较大的推力。

对于这种多变量、强耦合的非线性系统，已提出了多种解耦控制策略，包括微分几何方法和逆系统方法等。其中，微分几何方法需利用复杂和抽象的数学工具实现系统的动态解耦，物理概念难以直观清晰的表达，不易掌握；而逆系统方法却是一种比较形象直观，不需要高深数学理论知识且易于理解的方法。另外，无论是微分几何方法还是逆系统方法，都依赖于非线性系统精确的数学模型。但是，要想得到非线性系统精确的数学模型十分困难，即使能建模，能求得解析解的例子也不多。在目前的大多数研究中，都是将神经网络与逆系统方法结合起来，构成的神经网络逆系统，不依赖系统的精确模型，能很好的实现原系统的线性化解耦。但是神经网络存在的局部最小值，过学习与欠学习，学习速度慢等缺陷，阻碍了它的发展。

发明内容

发明目的：针对上述问题，提出一种基于改进回归支持向量机广义逆的直线永磁游标电机解耦控制，将改进回归支持向量机与逆系统理论相结合，构成改进回归支持向量机广义逆系统，与原系统结合来实现其线性化和解耦。本发明利用改进支持向量机拟合非线性系统的广义逆系统，故支持向量机类型为回归型，称为改进回归支持向量机。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

改进回归支持向量机广义逆的直线永磁游标电机的解耦控制方法，包括以下步骤：

步骤1：根据可逆性原理和Interactor算法证明所控制的直线永磁游标电机的可逆性，得出相对应的直线永磁游标电机的Jacobi矩阵和广义逆系统表达式；