基于神经网络的永磁直线同步电动机推力波动补偿的仿真研究.pdf

第8卷第4期 电 机 与 控 制 学 报 V01．8No．4 ＼ 2004年12月 ELECTRICMACHINESANDCONTROL Dce．，2004 基于神经网络的永磁直线同步电动机推力 波动补偿的仿真研究 张宏伟， 康润生， 王新环， 王福忠 (河南理工大学电气工程系，河南焦作454000) 要原因，并提出了在系统控制指令中叠加补偿指令的推力波动抑制方法。本文运用BP神经网络，建 立了波动力估计模型，实现了波动推力补偿指令的计算。仿真结果表明该方案能有效地抑制PMLSM 推力波动对系统的影响，具有很强的鲁棒性． 关键词：永磁直线同步电动机；人工神经网络；推力波动 中图分类号：TM359．4文献标识码：A 文章编号：1007—449)((2004)04—0299-04 1 引 言 2 永磁直线同步电动机推力波动分析 永磁直线同步电动机(PMLSM)及其伺服系统理想的永磁直线同步电动机初级电流和初级反 以其行程长、推力大及高效节能等显著优点越来越 电势都是正弦波形，忽略齿槽效应、边端效应，假设 受到重视。永磁直线同步电动机应用于提升系统(如 次极无限长，对于一台隐极式永磁同步直线电动机 矿井提升)是对传统旋转电机提升系统的重大变 其推力表达式可表示为[21 革。永磁直线同步电动机的缺点是推力波动较大，由 纹波效应、边端效应、齿槽效应产生的推力波动，由 c=坠长竽盟 (1) 初次级吸引力而引入的摩擦力，以及运行时的负载 力都会对伺服性能产生较大影响，为提高其驱动性 为电机运行速度。 能，必须研究降低其推力波动的技术措施【1l。 在理想情况下，三相绕组完全对称，磁场沿气隙 采用合理的电机结构设计及适当的初级电流控 正弦分布，采用矢量控制原理(id=0)时，电磁推力E 制策略，可以削弱波动，但仍不能满足控制精度的要 为[31 求，当前抑制波动的主要方法是基于在线扰动观测 器的推力闭环控制，该方法对电机系统电参数的测 F。=百31r(屺+蜘)=百37r慨 量精度和实时控制计算能力都有很高的要求，其控 式中：f为极距；儿、帆分别为d、q轴磁链；fd、fq分别 制算法也在不断的完善当中。本文利用人工神经网 为d、q轴电流。 络具有理论上可逼近任意非线性连续影射的能力， 此时，电机推力正比于io(q轴电流)，推力中的 建立扰动力的神经网络估计模型来实现扰动力补偿 谐波分量等于零，无推力波动。但由于永磁直线同步 指令的计算，通过在控制指令中叠加扰动补偿指令 电动机初级绕组和铁心在空间上开断的特殊结构， 的方法来抑制推力的波动。 以及初次级吸引等因素的影响使得直线电机推力存 收稿日期：2004-03—24 校杰出科研人才创新工程资助项目(2000KYCX009) 作者简介：张宏伟(1980一)，男，硕士研究生，研究方向为直线电机拖动及控制； 康润生(1957-)，女，副教授，主要从事电气自动化、电工技术等方面的工作； 王新环(1979-)，女，硕士研究生，研究方向为直线电机拖动及控制； 王福忠(1961一)，男，教授，主要研究方向为现代交流调速、矿山电气传动、工业过程计算杌控审j。 万方数据 300 电 机 与 控 制 学 报 第8卷 在很大的波动。 Fr一和Fr。之差；为动子运行速度，B为粘滞摩擦系 2．1 纹波推力扰动