[发明专利]基于LS-SVM的无轴承异步电机无径向位移传感器控制系统

说明书

基于LS‑SVM的无轴承异步电机无径向位移传感器控制系统，根据径向位移变量的非线性估算模型式（4）、（5），利用LS‑SVM的泛化能力来逼近径向位移与相关物理变量之间的非线性关系，从而实现转子径向位移的实时估计，径向位移的估算精度不依赖于精确的电机数学模型，可有效克服电机参数不准确而导致的径向位移估计误差，而且不需要复杂的信号提取算法，构造出LS‑SVM转子径向位移估计器，摆脱机械式径向位移传感器，克服径向位移非线性估计模型建模误差的影响、避免电机参数不准确而导致的径向位移估计误差。并以LS‑SVM转子径向位移估计器构建出新的控制系统，有效降低无轴承异步电机控制系统成本。

技术领域

本发明涉及新型特种交流电机参数检测技术领域，具体说的是基于LS-SVM的无轴承异步电机无径向位移传感器控制系统。

背景技术

无轴承电机是基于磁轴承与交流电机定子结构的相似性，近年来发展起来的适合于高速运转的新型电机，在航空航天、物料密封传输、先进制造等领域具有广泛的应用前景。为实现转子的稳定磁悬浮控制，需要实时检测转子径向位移并对其进行控制；电涡流位移传感器价格极其昂贵，转子径向位移的自传感器检测是降低其控制系统成本，促使其走向实用化的关键。

对现有文献和专利检索发现，无轴承电机是一个多变量复杂非线性对象，要实现其高性能控制，必须实现相关变量之间的解耦；逆系统法是实现非线性系统解耦的重要方法，关于无轴承电机的逆系统解耦控制系统，国内外已有初步研究，但系统对转子径向位移反馈信号的获取途径，仍然是机械式径向位移传感器。关于无轴承电机的径向位移自传感检测方法，国内外研究才刚起步。当前研究的位移自传感检测方法中，观测器法对无轴承电机的数学模型依赖性强、鲁棒性差；高频注入法需要高频信号注入、复杂的信号提取，不便于技术实现；基于智能理论的位移检测方法已有初步探索，但在运行中还不能完全摆脱对机械式径向位移传感器的依赖。若能推导出径向位移变量与其他相关变量之间的非线性关系式，通过L-SVM的泛化能力来逼近该非线性关系，构造出L-SVM转子径向位移估计器，不但可构造出基于逆系统解耦的无轴承电机无径向位移传感器控制系统，还可以克服径向位移非线性估计模型建模误差的影响、避免电机参数不准确而导致的径向位移估计误差，从而实现无轴承电机的无径向位移传感器高性能解耦运行控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于LS-SVM的无轴承异步电机无径向位移传感器控制系统，构造出LS-SVM转子径向位移估计器，摆脱机械式径向位移传感器，克服径向位移非线性估计模型建模误差的影响、避免电机参数不准确而导致的径向位移估计误差。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：基于LS-SVM的无轴承异步电机无径向位移传感器控制系统，主要包括无轴承异步电机原系统、无轴承异步电机逆系统、四个控制调节器和LS-SVM径向位移估计器；

所述的四个控制调节器为α径向位移调节器、β径向位移调节器、转子磁链调节器和电机转速调节器，四个控制调节器连接至无轴承异步电机逆系统的输入端；

所述的无轴承异步电机逆系统串联在无轴承异步电机原系统之前，将无轴承异步电机系统解耦为四个伪线性积分子系统，四个伪线性积分子系统分别为转子磁链ψ_r1一阶积分子系统、电机转速ω_r一阶积分子系统，α径向位移分量二阶积分子系统、β径向位移分量二阶积分子系统；

由转子磁链ψ_r1一阶积分子系统、电机转速ω_r一阶积分子系统得到的反馈值ψ_r1、ω_r，反馈值ψ_r1、ω_r与转矩系统的转子磁链幅值的给定值电机转速的给定值进行负极性综合比较后，送入转子磁链调节器和电机转速调节器，实现转矩系统转子磁链幅值的闭环控制和电机转速的闭环控制；