永磁同步電動(dòng)機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型的研究
李亮亮，何勇，葉海翔
（南京理工大學(xué)，江蘇南京210094）
摘要：將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)理淪應(yīng)用于水磁同步電動(dòng)機(jī)的控制，并提出簡(jiǎn)化的永磁同步電動(dòng)機(jī)神經(jīng)剛絡(luò)逆系統(tǒng)控制模型。通過(guò)matlab/simulink的仿真工具，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制仿真模型，實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)解耦，仿真結(jié)果表明了該方法的可行性，系統(tǒng)具有起好的動(dòng)靜態(tài)性能。
關(guān)鍵詞：永磁同步電動(dòng)機(jī)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)：解耦
中圖分類號(hào)：tm341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1004-7018( 2010) 07-0057-03
o引言
在現(xiàn)代電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，解耦控制是實(shí)現(xiàn)高性能電機(jī)控制的重要方法之一．采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制的方法進(jìn)行解耦控制，已經(jīng)得到越來(lái)越多的重視。文獻(xiàn)[1-2]實(shí)現(xiàn)的是惑應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁鏈的解耦控制；而文獻(xiàn)[3-4]是針對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和磁鏈之間的耦合性，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制的。以卜文獻(xiàn)的共同點(diǎn)都是基于s-1和s-2的偽線性子系統(tǒng)，由于這種由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)與永磁同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的偽線性系統(tǒng)不是真正的線性系統(tǒng)，其控制效果并十分理想。
本文針對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子角速度wr和d軸電流id值之間的耦合性，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制代替解析逆控制，將永磁同步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)解耦成二階線性轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)和一階線性d軸電流子系統(tǒng)，構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的線性化動(dòng)態(tài)解耦控制，并存此基礎(chǔ)l，提出簡(jiǎn)化模型，仿真結(jié)果表明，簡(jiǎn)化模型具有優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)特性。
1永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型分析
1 1數(shù)學(xué)模型
三相永磁同步電動(dòng)機(jī)采用三相交流電供電，其數(shù)學(xué)模型比直流伺服電機(jī)復(fù)雜得多，為了簡(jiǎn)化永磁同步電動(dòng)機(jī)的分析過(guò)程，可以忽略影響較小的參數(shù)，現(xiàn)作如下假設(shè)：
(1)轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)在氣隙空間公布為正弦波，定子電樞繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為正弦波；
(2)忽略定子鐵心飽和．認(rèn)為磁路線性，電感參數(shù)不變；
(3)不計(jì)鐵心渦流與磁滯等損耗；
(4)忽略頻率和溫度變化對(duì)繞組電阻的影響；
(5)轉(zhuǎn)予上沒(méi)有阻尼繞組。
基子此，永磁同步電動(dòng)機(jī)在d、q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為：
式中：ui、uq分別為定子直、交流電壓；ir、iq分別為定子直、交流電流；ld、lq.分別為定子直、交流電感；rs為定子電阻ψd、ψq分別為定子直、交流磁鏈，χ為轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈；，為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；j，wt為轉(zhuǎn)角速，θt為轉(zhuǎn)子位置角；te、tl分別為輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩；p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。
對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，d=k=o，則電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方豢永磁同步電動(dòng)機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)方程。
磁體，則ld=lq=l，則微分方程：
令電機(jī)轉(zhuǎn)子采用面裝式永電機(jī)在d、q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的
由于id=o的控制策略算法簡(jiǎn)單，控制靈活，因此在永磁同步電動(dòng)機(jī)控制等應(yīng)用廣泛。本文以wt和id值作為系統(tǒng)輸出，則系統(tǒng)輸出方程：
選取輸入變量：
則系統(tǒng)的狀態(tài)方程：
輸出方程
1 2永磁同步電動(dòng)機(jī)可逆性分析
由狀態(tài)方程可知，永磁同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型表現(xiàn)為兩輸入兩輸出的三階非線性系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)解耦控制，采用interactor算法分析數(shù)學(xué)模型 |
