直线感应电机具有动子质量轻、结构简单、可靠等优势，适用于电磁橇和电磁发射等域。然而，在跨声速运行时，激波非定常气动特会使动子产生强烈抖振，致直线电机动子位置速度测量及电磁机构受到强烈不确定扰动。该扰动具有短时、动态、突发及不可预测昆玉万能胶，易引起直线感应电机转差率控制异常、力控制失稳、跨声速运行失败，是制约系统声速运行的瓶颈问题。

科学院电工研究所大功率电力电子与直线驱动技术研究团队的徐飞、史黎明等，在2025年6期《电工技术学报》上撰文，提出种速直线感应电机自学习抗扰控制策略，有解决跨声速不确定扰动致的速直线感应电机电流分量偏离和力控制失稳问题，仿真和原理样机实验验证了控制策略的有，为直线感应电机声速稳定运行提供有力支撑。

研究背景

速直线感应电机具有动子质量轻、结构简单、可靠等优势，适用于地面速电磁进实验设施（电磁橇）和电磁发射等域。研究团队提出了种自学习抗扰控制策略，有解决跨声速不确定扰动致直线电机磁场定向不准和力失控问题，为直线感应电机声速稳定运行提供基础。

图1 速直线感应电机拓扑及等电路

论文所解决的问题及意义

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速直线感应电机在动子速度接近声速（约340m/s）时，激波非定常气动力致速度测量受到强烈不确定扰动，严重影响磁场定向控制准确，dq轴电流大范围波动，引起直线感应电机力失控，跨声速失败，如图2所示。

图2 传统法跨声速失败仿真波形

研究团队提出速直线感应电机自学习抗扰控制策略，有抑制了激波不确定扰动，dq轴电流和直线电机力在跨声速时平稳，动子速度突破了音障，达到364m/s，如图3所示。

图3 提出法成功突破音障仿真波形

论文法及创新点

1、直线感应电机离线自学习数学模型及滚动预测法

先建立了速直线感应电机自学习数学模型，由历史实验数据学习电机模型参数，泡沫板橡塑板专用胶依据数学模型对直线感应电机动子速度进行精度多步预测。其次由预测速度与传感器量测速度构建滚动预测矩阵，提出基于矩阵列向量变异程度的量测速度可信度计法。

图4 直线感应电机自学习数学模型滚动预测法

2、跨声速激波不确定扰动修正法

依据滚动预测矩阵提出了种基于可信度判定的速度不确定扰动修正法，通过实时修正速度量测值并将修正后的量测值加入滚动预测矩阵与磁场定向控制，确保速度信息准确可靠。

图5 速度修正前后滚动预测矩阵的变异程度

3、速直线感应电机抗扰控制策略

以直线感应电机自学习模型与可信度计为基础，提出了速直线感应电机自学习抗扰控制策略，如图6所示。

图6 速直线感应电机自学习抗扰控制策略框图

结论

1）提出的速直线电机自学习数学模型可以实现直线电机动子速度精度多步快速预测。

2）基于滚动预测矩阵列向量变异程度的速度修正法可阻断不确定扰动的传播，实现不确定扰动的准确抑制，直线电机动子速度仿真误差小于7‰，实验误差小于1。，且具有较好的噪声抑制能力。

3）在不确定扰动下，提出的自学习抗扰控制策略可抑制不确定扰动，实现直线电机dq轴电流与力稳定控制。

研究成果可应用于速直线感应电机进系统，对跨声速激波不确定扰动进行有抑制，实现系统跨声速稳定运行。

团队介绍

科学院电工研究所大功率电力电子与直线驱动技术研究团队长期致力于速直线电磁驱动理论研究及关键技术创新，世界创电磁驱动地面速试验设施，实现声速稳定运行，达到世界先水平。

徐飞，博士，研究员，硕士生师，研究向为速直线电机数学建模与能控制技术。

史黎明，博士，研究员，博士生师，研究向为直线电机和驱动控制、磁悬浮技术、电能线传输技术等。

本工作成果发表在2025年6期《电工技术学报》昆玉万能胶，论文标题为“速直线感应电机自学习抗扰控制策略“。本课题是科学院稳定支持基础研究域青年团队计划资助项目。