[发明专利]基于相邻耦合的多动子直线电机协同控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于相邻耦合的多动子直线电机协同控制系统，其特征在于，包括：数字信号处理器、无位置传感器估计模块、通信模块以及驱动与电流检测模块，其中，所述数字信号处理器包括相邻耦合协同控制模块和电流控制模块；所述相邻耦合协同控制模块分别与所述通信模块、所述电流控制模块和所述无位置传感器估计模块通信连接，所述驱动与电流检测模块与所述电流控制模块通信连接；

所述无位置传感器估计模块，用于根据计数脉冲信号和反电势电压信号，获取当前动子速度以及当前动子位置，并向所述通信模块和所述相邻耦合协同控制模块输出所述当前动子速度以及所述当前动子位置；

所述通信模块，用于根据所述当前动子速度以及所述当前动子位置，获取相邻动子速度以及相邻动子位置，并向所述相邻耦合协同控制模块输出所述相邻动子速度以及所述相邻动子位置；

在所述当前动子为第二个动子以及第二个之后的动子的情况下，所述相邻耦合协同控制模块，用于根据所述当前动子速度以及所述当前动子位置、所述相邻动子速度以及所述相邻动子位置，获取直线电机的第一电流参考值，并向所述电流控制模块输出所述第一电流参考值；

所述电流控制模块，用于接收驱动与电流检测模块输出的所述直线电机的电流信号，根据所述第一电流参考值和所述电流信号，获取驱动信号，并向所述驱动与电流检测模块输出所述驱动信号；

所述驱动与电流检测模块，用于根据所述驱动信号，生成驱动电流脉冲和电流信号，并向所述直线电机输出所述驱动电流脉冲，向所述电流控制模块输出所述电流信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：上位机接口电路，所述数字信号处理器还包括：虚拟首动子模块；

所述上位机接口电路与所述虚拟首动子模块通信连接，所述虚拟首动子模块与所述相邻耦合协同控制模块通信连接；

其中，上位机接口电路，用于接收上位机输入的期望速度，并向所述虚拟首动子模块输出所述期望速度；

所述虚拟首动子模块，用于根据所述期望速度，获取虚拟首动子速度以及虚拟首动子位置，并向所述相邻耦合协同控制模块输出所述虚拟首动子速度以及所述虚拟首动子位置；

相应地，在所述当前动子为首动子的情况下，所述相邻耦合协同控制模块，用于根据所述虚拟首动子速度以及所述虚拟首动子位置、所述当前动子速度以及所述当前动子位置，获取直线电机的第一电流参考值。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述虚拟首动子模块，具体用于根据所述期望速度，通过速度闭环控制算法、以及虚拟首动子模型获取所述虚拟首动子速度，其中，所述虚拟首动子模型根据直线电机的运动学方程建立；并根据所述虚拟首动子速度，通过积分算法获取所述虚拟首动子位置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述相邻耦合协同控制模块具体用于根据所述当前动子位置与所述当前动子速度、当前动子质量、当前定子长度、当前动子最大反向制动力以及安全系数，构建安全距离计算算法，根据所述安全距离计算算法获取当前动子与相邻动子的期望间距；并根据所述当前动子位置与所述当前动子速度、所述相邻动子速度以及所述相邻动子位置，构建相邻耦合误差模型，根据所述当前动子与所述相邻动子的速度同步误差、间距跟踪误差以及所述相邻耦合误差模型获取直线电机的第一电流参考值。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述安全距离计算算法由以下表达式限定：

其中，h表示安全系数；M_i表示第i个动子的质量；v_i表示第i个动子的速度；F_mi表示第i个动子所受最大反向制动力；L为定子长度。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，根据所述当前动子与所述相邻动子的速度同步误差、间距跟踪误差以及所述相邻耦合误差模型获取直线电机的第一电流参考值，包括：

根据所述当前动子与所述相邻动子的速度同步误差、间距跟踪误差以及所述相邻耦合误差模型构建基于相邻耦合误差的协同控制算法，通过所述基于相邻耦合误差的协同控制算法获取直线电机的第一电流参考值。