[发明专利]一种无轴承异步电机无速度传感器构造方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于支持向量机左逆的无轴承异步电机无速度传感器构造方法，为无轴承异步电机的无速度运行提供了一种新控制策略，适用于无轴承异步电机的高性能控制，属于电力传动控制设备的技术领域。

背景技术

无轴承异步电机的高性能控制离不开转速的闭环控制，从而需要检测转子的速度，传统电机转子速度采用机械式速度传感器来检测，存在安装、连接和可靠性等问题。对无轴承异步电机而言，使用机械式速度传感器有更大局限性，因为传感器本身在机械上难以实现电机高速、超高速运行，从而严重限制无轴承异步电机优良高速性能的发挥。因此，无速度传感器技术成为解决无轴承异步电机这一问题的有效手段。 

对于无轴承异步电机的无速度传感器运行，目前才刚刚起步，主要有采用模型参考自适应法策略对无轴承异步电机无速度传感器运行进行研究，实现转子速度和定子电阻在线辨识，进行了仿真研究；采用参数辨识方法配合灰色系统理论对转子位置和转速进行辨识，实现了无轴承永磁电机无速度传感器运行。这些速度辨识方法都没有考虑高速运行时转子偏心、磁饱和、温升及负载变化等因素影响，并未真正实现转速参数准确在线辨识。基于神经网络逆系统的无速度传感器方法利用静态神经网络对非线性函数的强大逼近能力，突破逆系统在实现或应用中的瓶颈，但是神经网络自身存在局部极点小、过学习、运算量大等缺陷，限制了神经网络逆方法的进一步应用，也影响了其控制性能。

发明内容

本发明目的是为了能在全速范围内快速准确检测无轴承异步电机的转速，实现无轴承异步电机无速度传感器运行，提高无轴承异步电机工作性能，推广无轴承异步电机的应用而提供一种无轴承异步电机无速度传感器构造方法。

本发明采用的技术方案是：1）对无轴承异步电机原系统构造内含转速子系统，无轴承异步电机原系统的输入变量是转矩绕组的定子电压u_s1d、u_s1q和同步转速ω₁，输出变量是转矩绕组的定子电流i_s1d和i_s1q；内含转速子系统的输入变量是待测转速ω_r，输出变量是转矩绕组的定子电压u_s1d、u_s1q、定子电流i_s1d、i_s1q、同步转度ω₁以及定子电流的一阶导数                                               、；2）建立内含转速子系统的无轴承异步电机转速左逆系统，无轴承异步电机转速左逆系统的输入为内含转速子系统的7个输出变量、输出为待测转速ω_r；3）采用7个输入节点、1个输出节点的支持向量机加2个微分器S构成支持向量机逆，支持向量机逆的输入分别为定子电压u_s1d、u_s1q，定子电流i_s1d、i_s1q和同步转速ω₁，输出为待测转速ω_r；4）对支持向量机进行训练，调整并确定支持向量机的向量系数和阈值以实现无轴承异步电机转速左逆系统；5）将支持向量机逆串接于无轴承异步电机原系统之后构造成无速度传感器。

本发明的有益效果是：

1．本发明给出了左逆系统与支持向量机相结合的方法，利用支持向量机对非线性函数的强大逼近能力，突破逆系统在实现或应用中的瓶颈。采用的支持向量机是在工业工程中建立非线性模型的一个强有力工具，可以以任意精度逼近任意复杂的静态非线性映射（函数），具有较强的泛化能力和自适应能力，而且可以自学习和自适应未知或不确定的系统。