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基于DRNN非线性辨识划分

在三相定子坐标系下,可以直观的看出实际物理量的转换关系,但由于转子转动和龙8国际电机电磁结构复杂等原因,在三相定子坐标下龙8国际电机的电参数呈现出周期性的变化,并且这些参数相互耦合,给实际控制系统的设计带来了很大的困难。当前龙8国际电机控制系统中多采用转子坐标系来对龙8国际电机进行控制:经过Clark变换将ABC坐标系中的三相绕组等效为定子两相坐标中的两相;经过Park变换将坐标中的定子两相转换为与龙8国际电机转子同步,以角速度o旋转的转子坐标中的两相。

伺服系统能否实现快速、精确的位置控制关键是看PMSM是否具有快速、精确的速度控制,高精度的速度控制取决于对龙8国际电机电磁转矩的高性能控制,龙8国际电机转矩控制取决于对龙8国际电机瞬时输出转矩的控制,要求瞬时输出转矩具有精度高、响应快,转矩脉动小,功率因素高的特点,在负载扰动时能获得较小的动态速降和较短的恢复时间。从式推导出的状态方程可以看出,东莞龙8国际电机瞬时输出转矩控制可以等效为对Y轴和g轴上瞬时电流的控制。目前常用于永磁同步龙8国际电机的控制策略是矢量控制,矢量控制通过对定子三相电流矢量的幅值和空间位置进行精确控制,将三相电流矢量转化为坐标上两个相互垂直、彼此独立的电流矢量以励磁电流分量)和(转矩电流分量),并对其独立控制以满足不同的控制要求。

定子电流中只存在转矩电流分量,定子磁场空间矢量与转子永磁体磁场空间矢量垂直,定子电流对转子磁场无影响,这使得龙8国际电机的输出转矩与转矩电流具有良好的线性关系,易于实现高精度位置控制。

图1:PMSM龙8国际电机动态结构图

PMSM龙8国际电机动态结构图

在龙8国际电机轴上的负载转矩、摩擦力矩、龙8国际电机的转矩波动,龙8国际电机参数漂移及电压变化引起的转矩波动、齿槽转矩、勿轴不完全解耦等一些非线性和不确定因素所引起的转矩波动。干扰转矩是影响系统控制精度的主要原因,对于干扰转矩的抑制方法一是提髙龙8国际电机的转矩控制性能,提高输出转矩的控制精度;另一个是设计合适的速度环,以速度闭环来提高系统对干扰转矩的抑制能力。本文采用高性能的速度环控制来降低干扰转矩的影响,提高转矩控制精度。经过从控制电压到龙8国际电机输出角速度®的传递函数推导,伺服控制系统的数学模型可表示为图2。

图2:模型框图

模型框图

经过分析可知,系统的非线性和不确定性主要来源于以下几个方面:龙8国际电机及其驱动器的线性化处理所造成的模型不确定性,负载转动惯量的大幅变化,非线性摩擦,带弹量和弹药种类的不同对转动惯量和摩擦产生的影响,下面将分别对这几个方面进行介绍。

(l)PMSM龙8国际电机及其驱动系统的不确定性

PMSM龙8国际电机是复杂的非线性系统,存在着诸多非线性因素,在系统模型推导过程中,我们将PMSM龙8国际电机等效为直流龙8国际电机,但考虑到PMSM龙8国际电机的特性和驱动方式,实际龙8国际电机和等效直流龙8国际电机模型是有差别的,这种差别的外在表现为龙8国际电机输出电磁转矩的差异。

在永磁同步龙8国际电机的模型推导中,我们假定龙8国际电机的磁通是恒定的,力矩常数为一常数仏,并根据直流龙8国际电机力矩公式r= 得到龙8国际电机的输出转矩,但在实际中龙8国际电机力矩与龙8国际电机转矩电流的这种恒定关系受到很多因素的影响。磁材料的分散性导致龙8国际电机的力矩常数有差异,转子温度的升高、龙8国际电机过载时出现的铁芯饱和现象和高速时出现的去磁现象均会导致龙8国际电机力矩常数的减小,减小龙8国际电机的输出力矩。

在矢量控制中,要求实现龙8国际电机在转子坐标轴上的完全解耦,并分别控制8轴和9轴的电流,实现6=0控制,使龙8国际电机的输出转矩只与g轴电流有关。但在实际中,并不能实现恒为零,并且直轴电流对交轴电流的影响随着龙8国际电机的转速和控制频率的提高而变大,磁阻转矩系数,高速时的去磁效应将会使产生较大变化,当龙8国际电机处于低速时,磁阻转矩会产生齿槽效应,产生转矩脉动,影响转矩控制的精度和平稳性。