[发明专利]一种双电机驱动带式输送机能耗模型的参数辨识方法

权利要求书

1.一种双电机驱动带式输送机能耗模型的参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、根据基于单电机动态模型的能耗模型建立煤矿双电机驱动带式输送机能耗模型：

通过负载：T_L＝F_Ur以及输送机运行过程中需要克服的阻力：

可得出：

其中：T_L为电机所加的负载转矩；F_U为是输送机运行过程中需要克服的阻力；r为转子半径；V为传送带速度；T为原煤运量；ρ为运料密度；b₁为板间距离；f为摩擦因数；Q＝Q_RO+Q_RU+2Q_B，Q为噪声矩阵，Q_RO是承载托辊旋转部分的单位质量，Q_RU是回程托辊旋转部分传动带的单位质量，Q_B是传动带的单位质量；L为驱动滑轮的中心距离；δ为带式输送机的倾斜角度；k₁、k₂和k₃是与皮带结构参数有关的常量；C_Ft为常数；ω为电机角速度；

g为重力加速度；

θ＝[θ₁ θ₂ θ₃ θ₄]^T；θ与输送机参数相关，难以测量，是待辨识的参数，θ₁、θ₂、θ₃和θ₄是与输送机设计参数和运行参数有关的待定参数；进而建立煤矿双电机驱动带式输送机能耗模型：

其中：

J₁和J₂分别为两台电机的转动惯量；n_p为电机的磁极对数；T_r1和T_r2分别为两台电机的转子时间常数；L_m1和L_m2分别为两台电机的定子等效绕组与转子等效绕组间的互感系数；i_st1和i_st2分别为两台电机的定子电流的t轴分量；i_sm1和i_sm2分别为两台电机的定子电流的m轴分量；L_s1和L_s2分别为两台电机的定子等效绕组的自感系数；L_r1和L_r2分别为两台电机的转子等效绕组的自感系数；u_st1和u_st2分别为两台电机的定子电压的t轴分量，u_sm1和u_sm2分别为两台电机的定子电压的m轴分量；R_t1和R_t2是常数，其大小为R_s1和R_s2分别为两台电机的定子等效两相绕组的电阻；R_r1和R_r2分别为两台电机的转子等效两相绕组的电阻；ψ_r1和ψ_r2分别为两台电机的转子磁链；σ₁和σ₂分别为两台电机的漏磁系数，T_e1和T_e2为两台电机的电磁转矩，ω_{1_1}为电机1的同步角速度和ω_{1_2}为电机2的同步角速度；

S20、根据电机在施加负载后的电机运行参数，对电机的转速和负载转矩进行参数辨识：

S201、在两相旋转坐标系下，以定子电压为输入，定子电流为输出，同时考虑电机的运动方程和负载转矩的状态方程，建立包含转速和负载转矩的电机系统的扩展卡尔曼滤波模型：

其中：X为系统的n维状态向量，X₁、……、X₇、X₈分别为系统的1-8维状态向量，u为旋转坐标系下m、t轴的定子电压；ω_{1_1}为电机1的同步角速度和ω_{1_2}为电机2的同步角速度；

S202、对电机状态方程进行线性化处理，同时由于在实际电机系统中存在观测噪声，引入系统模型噪声w(t)和测量噪声v(t)：

其中：x(t)为输入，y(t)为输出；F和H为x的系数矩阵，B为u的系数矩阵；

S203、将线性化的电机模型离散化，设采样时间为T_s，得到离散的电机模型：

其中：F_k丨k-1、M_k丨k-1、H_k、W_k丨k-1为系数矩阵；U(k)为k时刻电机1和电机2定子相电压瞬时值和转子相电压瞬时值在m轴上和t轴上的分量组成的矩阵；Y为电机1和电机2的定子相电流瞬时值和转子相电流瞬时值在m轴上和t轴上的分量组成的矩阵；

S204、通过扩展卡尔曼滤波算法经状态预测及状态校正对电机参数进行辨识；

S30、根据辨识出的转速和负载转矩参数值，对双电机驱动带式输送机的能耗参数进行辨识：

将能耗模型变换为递推最小二乘法标准形式y(k)＝x(k)θ，其中x＝ψ(T，ω)；其算法具体为：

其中：为θ的估计值，θ为待辨识的参数；λ为中间变量，m代表采集次数为第m次，P为自定义矩阵。