磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种本发明专利技术提供的磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法，LFSPM电机与轨道门之间采用三点式连接，在次级定子主动承载轨道门高负载的同时保证初级动子与轨道门的同步运行；采用数模扰动观测器配合小波神经网络算法实现对轨道门处横向冲力的准确预测，采用加固电流谐波注入法进行补偿实现轨道门的横向固定，减少损耗。本发明专利技术将三点式连接结构、数模扰动观测器、小波神经网络算法和加固电流谐波注入法结合在一起，使得LFSPM电机横向承载力的预测值能够快速准确的跟随真实值，通过三点式连接结构和动子磁链优化控制，破解损耗降低与控制性能间的矛盾，使得LFSPM电机适应大承载轨道门系统。

Line point connection structure and lateral impulse suppression method for flux switching linear motor

【技术实现步骤摘要】
磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法
本专利技术涉及一种将LFSPM电机应用于大承载轨道门系统的方法，具体涉及一种磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法。
技术介绍
传统的电梯门机一般都是直流或交流旋转电机，这样必须加装能将旋转运动变为直线运动的机械传动装置来配合旋转电机去驱动电梯门扇运行。由于这些中间机械传动装置的存在，使系统传输效率低，故障率增加，另外由于磨损使噪音加大。考虑到直线电机可以直接驱动电梯门扇直线运动而不需中间机械传动装置，这样相对传统的基于旋转电机的电梯门机就会使门扇动作响应更加迅速，还有就是基于直线电机具有推力大，加速快，能无接触驱动特点带来的无磨损和静音的好处考虑。磁通切换直线电机(LFSPM)继承了开关磁阻电机动子结构简单坚固和永磁同步电机(转子永磁式电机)转矩密度高、效率高的优，永磁体放置在初级定子上，不受离心力，散热条件良好，而动子上既无绕组又无永磁体，结构简单、适合高速运行，非常适用于轨道门控系统中。将LFSPM应用于轨道门控系统，需要解决如下几个技术难点：(1)如何构造磁通切换直线电机(LFSPM)初次级直接与轨道门连接的结构方式，保证其承载轨道门的同时，实现同步运行；(2)如何将天气预报数据准确应用于精确率要求高的横向冲击力预测；(3)横向冲击力建模会受到地形高程图、粗糙度、运行稳定度、隧道空间等一系列因素影响，如何建立准确的能反映轨道门实际受力情况的物理模型；(4)如何根据气象数据和历史数据，基于物理和统计模型准确地进行横向冲击力预测(5)如何根据预测的横向冲击力，建立加固电流模型，确定可产生用于抵消横向冲力的加固电流数值。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法，将三点式连接结构、数模扰动观测器、小波神经网络算法和加固电流谐波注入法结合在一起，使得LFSPM电机横向承载力的预测值能够快速准确的跟随真实值，通过三点式连接结构和动子磁链优化控制，破解损耗降低与控制性能间的矛盾，使得LFSPM电机适应大承载轨道门系统。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法，LFSPM电机与轨道门之间采用三点式连接，在次级定子主动承载轨道门高负载的同时保证初级动子与轨道门的同步运行；针对轨道门在列车相遇、飓风等工况下所受横向冲力引起的磁链损耗，采用数模扰动观测器配合小波神经网络算法实现对轨道门处横向冲力的准确预测，采用加固电流谐波注入法进行补偿实现轨道门的横向固定，减少损耗。优选的，所述LFSPM电机的初级动子包括绕组、永磁体和磁障，加宽最中间位置的磁障，使用钩挂组件B钩挂住该磁障和轨道门，实现初级动子与轨道门的同步运行；所述LFSPM电机的次级定子上设置有轨道，使用带有滑轮的钩挂组件A钩挂住该轨道和轨道门，滑轨沿轨道往复移动，使得次级定子主动承担轨道门高负载。优选的，采用数模扰动观测器配合小波神经网络算法实现对横向冲力的准确预测，包括数据采集、模型搭建和预测判断三部分；首先，小波神经网络算法采用历史天气预报数据和历史轨道门风力数据进行训练，根据实时气象数据进行风力综合评估，得到能反映实际风况的预测风速；由于风力建模会受到相对风速、地理高程图以及列车姿态变化、不同道路激励等机理模型之外的、未建模的动态因素影响，因此我们采用了采用历史天气预报数据和历史轨道门风力数据，基于物理和机理模型准确进行横向力预测；其次，利用列车运行时速和地理高程图建立风力场物理模型，得到能反映风场内流场力分布特点的风力比相关系数矩阵；最后，基于列车姿态和带道路励磁模型的动态因子建模方法，输出预测横向力。优选的，所述小波神经网络算法中，首先对历史天气预报数据和历史轨道门风力数据进行分时段归一化处理；然后将归一化结果进行小波变换，小波变换量作为小波神经网络输入量，从而确定小波神经网络的结构；最后根据历史天气预报数据建立实时天气预报数据与轨道门处实时风力数据的映射关系。优选的，在轨道门处预测横向力的基础上，在控制系统中给对应的电磁推力的q轴电流附加一个加固电流iqc，使得iqc产生的加固力经过等值分解后与横向力幅值相同、方向相反，即可用于抵消横向冲力，加固轨道门。有益效果：本专利技术提供的磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法，将三点式连接结构、数模扰动观测器、小波神经网络算法和加固电流谐波注入法结合在一起，使得LFSPM电机横向承载力的预测值能够快速准确的跟随真实值，通过三点式连接结构和动子磁链优化控制，破解损耗降低与控制性能间的矛盾，使得LFSPM电机适应大承载轨道门系统。附图说明图1为磁通切换直线电机线点式连接结构示意图；包括1-次级定子，2-初级动子，21-绕组，23-磁障，22-永磁体，3-轨道门，4-空心挂隙，5-钩挂组件A，51-滑轮，6-钩挂组件B，7-轨道；图2为数模扰动观测器的结构框图；图3为小波混合神经网络算法流程图；图4为小波神经网络网络结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示为一种磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法，LFSPM电机与轨道门之间采用三点式连接，在次级定子主动承载轨道门高负载的同时保证初级动子与轨道门的同步运行；针对轨道门在列车相遇，飓风等工况下所受横向冲力引起的磁链损耗，采用数模扰动观测器配合小波神经网络算法实现对横向冲力的准确预测，并采用加固电流谐波注入法进行补偿，实现轨道门横向固定，减少损耗。本专利技术将三点式固定结构、数模扰动观测器、小波神经网络算法结合加固电流谐波注入法在一起，使得LFSPM电机横向承载力的预测值能够快速准确的跟随真实值，通过三点式固定结构和动子磁链优化控制，破解损耗降低与控制性能间的矛盾，使得LFSPM电机适应大承载轨道门系统。如图1所示，LFSPM电机主要包括次级定子和初级动子两部分，初级动子包括绕组、永磁体和磁障(高碳合金钢)，加宽最中间位置的磁障，使用钩挂组件B钩挂住该磁障和轨道门，实现初级动子与轨道门的同步运行；所述LFSPM电机的次级定子上设置有轨道，使用带有滑轮的钩挂组件A钩挂住该轨道和轨道门，滑轨沿轨道往复移动，使得次级定子主动承担轨道门高负载。针对轨道门在列车相遇，飓风等工况下所受横向冲力引起的磁链损耗，采用数模扰动观测器配合小波神经网络算法实现对横向冲力的准确预测，如图2所示，包括数据采集、模型搭建、预测判断三个部分；首先，小波神经网络算法采用历史天气预报数据和历史轨道门风力数据进行训练，根据实时气象数据进行风力综合评估，得到能反映实际风况的预测风速；其次，利用列车运行时速和地理高程图建立风力场物理模型，得到能反映风场内流场力分布特点的风力比相关系数矩阵；最后，基于列车姿态和带道路励磁模型的动态因子建模方法，输出预测横向力。小波神经网络算法流程如图3所示，首先对历史天气预报数据和历史轨道门风力数据进行分时段归一化处理；然后将归一化结果进行小波变换，小波变换量作为小波神经网络输入量，从而确定小波神经网络的结构；最后根据历史天气预报数据建立实时天气预报数据与轨道门处实时风力数据的映射关系。小波神经网络网络结构为：设输入层元素个数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法，其特征在于：LFSPM电机与轨道门之间采用三点式连接，在次级定子主动承载轨道门高负载的同时保证初级动子与轨道门的同步运行；采用数模扰动观测器配合小波神经网络算法实现对轨道门处横向冲力的准确预测，采用加固电流谐波注入法进行补偿实现轨道门的横向固定，减少损耗。

【技术特征摘要】
1.一种磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法，其特征在于：LFSPM电机与轨道门之间采用三点式连接，在次级定子主动承载轨道门高负载的同时保证初级动子与轨道门的同步运行；采用数模扰动观测器配合小波神经网络算法实现对轨道门处横向冲力的准确预测，采用加固电流谐波注入法进行补偿实现轨道门的横向固定，减少损耗。2.根据权利要求1所述的磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法，其特征在于：所述LFSPM电机的初级动子包括绕组、永磁体和磁障，加宽最中间位置的磁障，使用钩挂组件B钩挂住该磁障和轨道门，实现初级动子与轨道门的同步运行；所述LFSPM电机的次级定子上设置有轨道，使用带有滑轮的钩挂组件A钩挂住该轨道和轨道门，滑轨沿轨道往复移动，使得次级定子主动承担轨道门高负载。3.根据权利要求1所述的磁通切换直线电机线点式连接结构与横向冲力抑制方法，其特征在于：采用数模扰动观测器配合小波神经网络算法实现对横向冲力的准确预测，包括数据采集、模型搭建和预测判断三部分；首先，小波神经网络算法采用历...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟高军，张亮，刘海涛，孙玉坤，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32