[发明专利]多种外部干扰下的带有机械弹性储能的永磁电动机组控制方法

摘要

一种多种外部干扰下的带有机械弹性储能的永磁电动机组控制方法，所述永磁电动机组包括永磁同步电机、齿轮变速箱和用作机械弹性储能的涡簧箱，所述控制方法首先建立包含永磁同步电机、齿轮变速箱和涡簧箱的永磁电动机组的全系统数学模型，然后针对多类不同的非谐波周期有界的非线性外部扰动，设计非线性内模方程及状态反馈控制器。本发明设计了不同的非线性内模方程；在标称系统控制律的基础上，设计了状态反馈控制器。试验结果表明，不同的非线性干扰输入均能被完全抑制，设计的状态反馈控制器使闭环系统能够很快地跟踪参考信号，并保证在多类外部干扰下永磁电动机组输出的角速度保证基本稳定，实现了机组的高精度伺服控制。

主权项

1.一种多种外部干扰下的带有机械弹性储能的永磁电动机组控制方法，其特征是，所述永磁电动机组包括永磁同步电机、齿轮变速箱和用作机械弹性储能的涡簧箱；所述控制方法首先建立包含永磁同步电机、齿轮变速箱和涡簧箱的永磁电动机组的全系统数学模型，然后针对由非线性外部系统：产生的多类不同的非谐波周期有界的非线性外部扰动，设计非线性内模方程：，其中，为光滑函数，且有，为一个满足一定条件的非线性函数，、F_i、G_i、H_i、J_i为具有一定维数的矩阵，K_i为定义在中的非零常数向量并使得是Hurwitz矩阵，和均为已知的光滑向量场，为状态变量，为控制输入，为外部系统产生的信号；将状态反馈控制器设计为：，其中，为多变量干扰系统的标称系统的状态反馈控制律；其中：v₁、v₂分别为作用于d轴、q轴的非线性扰动信号，F₁、G₁、J₁、H₁、F₂、G₂、J₂、H₂为具有一定维数的矩阵参数，、、、为满足一定条件的非线性函数，、为正定矩阵，c₁、c₂、c₃为常数，、为原多变量干扰系统的无扰动标称系统的镇定律，、为光滑函数，K₁、K₂为定义在中的非零常数向量，u₁、u₂为控制电压，u_d、u_q为永磁电动机定子电压的d、q轴分量，ω_m为电机输出的角速度;控制按如下步骤进行：首先，根据永磁电机式机械弹性储能机组的实际运行参数，确定机组的全系统数学模型；然后，根据作用于d轴的非线性扰动信号v₁，选取矩阵参数F₁、G₁、J₁、H₁、、和，根据作用于q轴的非线性扰动信号v₂，选取矩阵参数F₂、G₂、J₂、H₂、、和；依据Laypunov函数选取常数c₁，c₂和c₃，确定无扰动标称系统的镇定律和；选取函数和，确定矩阵参数和；将矩阵参数F₁、G₁、J₁、、、和代入设计的非线性内模方程，得到d轴的非线性扰动信号v₁的估计值；将矩阵参数F₂、G₂、J₂、、和和代入设计的非线性内模方程，得到q轴的非线性扰动信号v₂的估计值；再将得到的非线性扰动信号v₁的估计值、无扰动标称系统的镇定律、矩阵参数H₁和函数一并代入设计的状态反馈控制器，得到控制电压u₁、即u_d；同样，将得到的非线性扰动信号v₂的估计值、无扰动标称系统的镇定律、矩阵参数H₂和函数一并代入设计的状态反馈控制器，得到控制电压u₂、即u_q，最后，将控制电压u_d和u_q输入到永磁电动机组的全系统数学模型中，就能够保证在多类外部干扰下永磁电动机组输出的角速度ω_m保持基本稳定。