[发明专利]牵引电机控制方法及装置

说明书

本发明提供一种牵引电机控制方法及装置，方法包括：对期望输出的标准信号和当前的反馈信号进行求差，并将求差获得的信号输出至改进型无模型自适应(Improve Model Free Adaptive Control，简称IMFAC)控制器进行计算处理；将IMFAC控制器处理后获得的控制信号输出至被控对象，以使所述被控对象在所述控制信号的驱动下运行；将所述被控对象运行时产生的输出信号输出给超前环节进行补偿，并将所述补偿后的信号作为当前的反馈信号，返回执行所述将期望输出的标准信号和当前的反馈信号进行求差的步骤。本方案仅利用被控对象的实时测量数据进行控制器设计，不依赖被控对象的动态模型参数，调试简单、易于实现且鲁棒性好。

技术领域

本发明涉及高速动车组感应电机领域，尤其涉及一种牵引电机控制方法及装置。

背景技术

高速动车组通常采用感应电机作为牵引电机，因为感应电机具有转速高、转动惯量小，机械结构坚固耐用、牵引特性良好等优点，电机启动转矩和电流较大，加速起始阶段电机处于过励磁状态，充分利用电机设计所允许的磁饱和范围和电流的短时过载能力，来获得较大的加速度，从而使得车辆在较短的时间内达到给定的速度。

现有技术一般是对牵引电机采用比例-积分-微分(Proportion-Integral-Derivative,PID)控制，PID控制在实际应用中是最广泛最成熟的技术，目前为止，工业过程当中使用的控制方法有95％以上都是PID控制方法。简单说来，PID控制各校正环节的作用如下：

比例环节：成比例地反映控制对象的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。比例系数越大，控制作用越强，控制对象的动态特性也越好，动态性能主要表现为起动快，对阶跃设定跟随得快。

积分环节：主要用于消除静差，提高控制对象的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数，积分时间常数越大，积分作用越弱，反之则越强。

微分环节：反映偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号变得太大之前，在控制对象中引入一个有效的早期修正信号，从而加快控制对象的动作速度，减少调节时间，并且有助于减小超调，克服振荡，从而提高控制对象稳定性。

PID控制方法的校正环节复杂、计算负担重，且PID控制依赖于被控对象的模型，在实际的工作环境中，由于机械磨损和电器元件的老化，会导致被控对象的模型发生变化，从而导致PID控制的鲁棒性差。

发明内容

本发明提供一种牵引电机控制方法及装置，用以解决现有技术的控制方法复杂、计算负担重，且由于控制方法依赖于被控对象模型引起的控制方法鲁棒性差的问题。

本发明的第一个方面是提供一种牵引电机控制方法，包括：

对期望输出的标准信号和当前的反馈信号进行求差，并将求差获得的信号输出至改进型无模型自适应(Improve Model Free Adaptive Control，IMFAC)控制器进行计算处理；

将IMFAC控制器处理后获得的控制信号输出至被控对象，以使所述被控对象在所述控制信号的驱动下运行；

将所述被控对象运行时产生的输出信号输出给超前环节进行补偿，并将所述补偿后的信号作为当前的反馈信号，返回执行所述将期望输出的标准信号和当前的反馈信号进行求差的步骤。

本发明的第二个方面是提供一种牵引电机控制装置，包括：运算模块、IMFAC控制器、被控对象和超前环节；

所述运算模块的输出端和所述IMFAC控制器的输入端连接，所述IMFAC控制器的输出端和所述被控对象的输入端连接，所述被控对象的输出端与所述超前环节的输入端连接，所述超前环节的输出端与所述运算模块的输入端连接；

所述运算模块，用于对期望输出的标准信号和当前的反馈信号进行求差，并将求差获得的信号输出给所述IMFAC控制器；