[发明专利]一种直线振荡电机的谐振频率辨识及控制方法

说明书

本发明公开了一种直线振荡电机的谐振频率辨识及控制方法，属于直线振荡电机频率控制技术领域，基于电流与位移之间的动态关系，构建直线振荡电机辨识模型，通过对直线振荡电机辨识模型代价函数的最小值进行迭代计算，准确地辨识电机的谐振频率，且收敛速度较快。本发明所提出的直线振荡电机控制方法，根据谐振频率辨识方法所得的电机的谐振频率，实时更新电机系统的工作频率，使系统实际运行频率与谐振频率一致，该方法能够在系统尚未达到稳态时就完成辨识计算，从而大大提高系统的响应速度。

技术领域

本发明属于直线振荡电机频率控制技术领域，更具体地，涉及一种直线振荡电机的谐振频率辨识及控制方法。

背景技术

直线振荡电机在制冷领域有着巨大的应用前景，以直线振荡电机直接驱动的直线压缩机与传统的旋转式压缩机相比，具有效率高、体积小、噪声小等突出优点，而要使直线振荡电机充分发挥出效率高的优点，就必须对其工作频率进行控制。直线振荡电机的运动部分是动子活塞与弹簧相结合的二阶机械系统，故存在一个系统谐振频率点，理论分析表明，当系统工作频率等于系统谐振频率时，系统整体效率最高，节能效果最好。同时与旋转电机所带恒定负载不同，直线振荡电机带载运行时受到非线性气体力作用，理论分析和实验均表明，该非线性气体力将导致系统谐振频率改变。综上所述，要确保直线压缩机高效运行，必须实时控制系统工作频率，以使工作频率始终等于当前系统谐振频率。

目前直线振荡电机的频率控制方法主要是谐振频率跟踪控制方法，包括扰动观察法和相位差控制法，系统工作在谐振状态时，稳态下电流和位移之间具有两个重要特性：位移电流比最大、相位差为90°。扰动观察法通过不停的改变系统控制频率来使位移电流比达到最大值，从而间接确定谐振频率的大小，实现谐振频率跟踪控制。相位差控制法以位移和电流之间的相位差为反馈量，来调节系统控制频率，当相位差达到90°时，即达到谐振频率。综上，现有方法均是以稳态下电流和位移之间的幅值和相位关系为依据，以间接方法控制系统频率，但是这类方法的收敛速度慢，控制精度受多种因素影响，精度较低，且其控制依据的是系统处于稳态时的特性，故其只能在系统达到稳态后再开始谐振频率的跟踪控制，导致系统整体响应速度较慢。

综上所述，提供一种收敛速度快、精度高、系统响应快的直线振荡电机谐振频率的辨识及控制方法是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直线振荡电机的谐振频率辨识及控制方法，其目的在于解决现有技术由于以间接参考量为控制变量并以间接方法控制系统频率来确定谐振频率而导致的收敛速度慢的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种直线振荡电机的谐振频率辨识方法，包括以下步骤：

S1、基于直线振荡电机电流与位移之间的动态关系，构建直线振荡电机辨识模型；

S2、初始化直线振荡电机辨识模型的待辨识参数向量；

S3、分别对实时采集的直线振荡电机的位移信号和电流信号进行处理，得到位移状态观测向量和滤波后的电流信号；

S4、基于所得位移状态观测向量，计算直线振荡电机辨识模型的增益向量；

S5、根据所得增益向量、位移状态观测向量和滤波后的电流信号，更新直线振荡电机的待辨识参数向量；

S6、根据所得位移状态观测向量和上一次迭代所得的直线振荡电机的待辨识参数向量，计算电流信号的估计值；

S7、判断所得电流信号的估计误差是否小于等于预设阈值，若小于等于预设阈值，则转至步骤S8；否则，重复步骤S3-S7进行迭代；

S8、根据当前所得直线振荡电机的待辨识参数向量，计算得到谐振频率。

进一步优选地，上述直线振荡电机辨识模型为：

i＝X^Tβ