[发明专利]一种单相永磁直线压缩机抗扰动控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于单相永磁直线压缩机抗扰动控制系统的控制方法，其特征在于，所述的单相永磁直线压缩机抗扰动控制系统包括：扩张状态观测器、TD微分跟踪器、PR控制器和SPWM逆变器；被控对象的输出端与扩张状态观测器的输入端连接，扩张状态观测器的z₁、z₂量输出端分别与TD微分跟踪器的输入端连接，速度设定值、扩张状态观测器的z₂量输出端分别与第一减法器的输入端连接，第一减法器的输出端、TD微分跟踪器的输出端分别与PR控制器的输入端连接，PR控制器的输出端、扩张状态观测器的z₃量输出端分别与第二减法器的输入端连接，第二减法器的输出端经限位器与SPWM逆变器连接；

所述PR控制器采用准PR控制器，其传递函数表达式如下：

其中，ω_c为准PR控制器的带宽频率，K_p为准PR控制器的比例增益，K_r为PR控制器的谐振增益，ω₀为系统谐振频率；

所述的控制方法包括如下步骤：

(1)通过采样电阻获得单相永磁电机定子电流i_s，通过位移传感器获得动子位移x；将定子电流i_s和动子位移x作为扩张状态观测器的输入，将内外扰动扩张为新的变量W；通过扩张状态观测器获得动子位移x的估计值z₁、动子速度v的估计值z₂和系统扰动W的估计值z₃；

(2)将扩张状态观测器观测的动子速度v的估计值z₂和动子位移x的估计值z₁输入TD跟踪微分器，获得动子的谐振频率ω₀；

(3)将步骤(2)得到的谐振频率ω₀作为PR控制器的谐振频率，并将动子速度的设定值与估计值的差值作为跟踪量，获得控制量u；将PR控制器的输出量经过扰动补偿和限幅后送到SPWM逆变器，驱动单相永磁直线电机，使驱动频率和动子振动频率相一致。

2.根据权利要求1所述的单相永磁直线压缩机抗扰动控制系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)中通过以下公式获得动子速度v的估计值z₂和内外扰动W的估计值z₃：

e＝z₁-x,fe＝fal(e,0.5,δ),fe₁＝fal(e,0.25,δ)

z₁＝z₁+h(z₂-β₀₁e)

z₂＝z₂+h(z₃-β₀₂fe+b₀u)

z₃＝z₃+h(-β₀₃fe₁)

其中：e为动子位移的估计值和反馈值x之间的误差，z₁为动子位移的估计值，z₂为动子速度的估计值，z₃为内外扰动的估计值，β₀₁、β₀₂和β₀₃为增益参数，h为步长参数，b₀为补偿因子，δ为采样周期，u为控制量；

其中fal函数为：

其中，ψ表示阶数。

3.根据权利要求1所述的单相永磁直线压缩机抗扰动控制系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中通过以下公式计算获得动子谐振频率ω₀：

根据永磁直线压缩机工作时速度和位移均为正余弦信号，设z₁(τ)＝bsin(ω₀τ)，所以z₂(τ)＝bω₀cos(ω₀τ)，

其中，z₁(τ)为τ时刻动子位移信号，z₂(τ)为τ时刻扩张状态观测器估算出来的动子的速度信号，τ为大于零的自然数。