[發(fā)明專利]一種控制永磁同步直線電機(jī)的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910399548.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN110323981A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張振宇;張昱;陳麗;林利彬;張東波;秦昊;凌翔;劉智;楊瑞;魏千洲;王曉旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省智能制造研究所
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00;H02P25/064;G05B11/42
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發(fā)明涉及永磁同步直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種控制永磁同步直線電機(jī)的方法、系統(tǒng)、平臺(tái)及存儲(chǔ)介質(zhì)。建立永磁直線電機(jī)數(shù)學(xué)模型；通過深度確定性策略梯度方法對(duì)永磁同步直線電機(jī)的速度環(huán)進(jìn)行自適應(yīng)控制；獲得最優(yōu)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)代理，實(shí)現(xiàn)PID伺服系統(tǒng)的參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整。可以將深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法所具有的并行性、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等能力結(jié)合PID控制應(yīng)用于PMLSM伺服控制中，作為速度環(huán)節(jié)的控制器，達(dá)到精確和穩(wěn)定的控制，克服推力波動(dòng)使控制系統(tǒng)具有高速穩(wěn)定，魯棒性好等性能品質(zhì)，能夠?qū)MLSM進(jìn)行快速準(zhǔn)確控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁同步直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種控制永磁同步直線電機(jī)的方法、系統(tǒng)、平臺(tái)及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展對(duì)PMLSM伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性、精確性有了更高的要求。常規(guī)的控制算法已經(jīng)越來越不能滿足PMLSM控制系統(tǒng)的要求，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和成熟，將現(xiàn)代智能控制方法應(yīng)用于永磁同步直線電機(jī)控制系統(tǒng)成為未來發(fā)展的趨勢(shì)。

永磁同步直線電機(jī)(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)是一種不需要中間傳動(dòng)裝置而直接將電能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的電機(jī)。永磁同步直線電機(jī)有著推力大、速度大、行程大和精度高等優(yōu)點(diǎn)，相比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，永磁同步直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取消了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)越的加減速度特性和高剛度、高可靠性，運(yùn)行噪聲小，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以永磁同步直線電機(jī)越來越廣泛的應(yīng)用在一些高速、高精密機(jī)械加工中。然而由于其實(shí)際伺服系統(tǒng)是非線性、不確定性系統(tǒng)，當(dāng)模型的不確定性超過傳統(tǒng)線性最優(yōu)魯棒控制所允許的范圍時(shí)，控制系統(tǒng)就變得不穩(wěn)定。

此外，為使永磁同步直線電機(jī)伺服系統(tǒng)穩(wěn)定、可控，現(xiàn)代常規(guī)的控制方法有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粒子群算法控制等控制方法。模糊PID控制，相較于單一的PID控制算法，模糊PID控制控制下的PMLSM伺服系統(tǒng)的超調(diào)量較小、響應(yīng)速度較快，且系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，魯棒性好，基本達(dá)到了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)PID和模糊PID相比，具有超調(diào)小，快速性好及運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，其控制效果得到了明顯的提升。粒子群算法，采用改進(jìn)的粒子群算法來優(yōu)化PMLSM，在優(yōu)化過程中增加了遺傳算法中的交叉這個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)了粒子群算法與遺傳算法相結(jié)合，這種改進(jìn)的算法不僅能減少迭代次數(shù)，讓目標(biāo)函數(shù)快速收斂，還能防止陷入局部最優(yōu)，提高算法尋找全局最優(yōu)的可靠性。

這些經(jīng)典的現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)，為研究新型的伺服控制系統(tǒng)奠定了良好的理論基礎(chǔ)，但控制過程仍存在一些缺點(diǎn)：模糊邏輯控制，模型預(yù)測(cè)控制等傳統(tǒng)控制方法需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和專業(yè)知識(shí)，然而，專家們很難獲得這些經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。通過粒子群優(yōu)化，遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法優(yōu)化的最優(yōu)跟蹤曲線通常僅對(duì)特定周期有效，缺乏在線學(xué)習(xí)能力和有限的泛化能力。因此傳統(tǒng)控制方法很難滿足現(xiàn)代伺服系統(tǒng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上實(shí)際伺服系統(tǒng)是非線性、不確定性系統(tǒng)，缺乏在線學(xué)習(xí)能力和有限的泛化能力的問題，本發(fā)明提出一種基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法控制永磁同步直線電機(jī)的方法，即一種控制永磁同步直線電機(jī)的方法、系統(tǒng)、平臺(tái)及存儲(chǔ)介質(zhì)，將深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法所具有的并行性、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等能力結(jié)合PID控制應(yīng)用于PMLSM伺服控制中，作為速度環(huán)節(jié)的控制器，達(dá)到精確和穩(wěn)定的控制，克服推力波動(dòng)使控制系統(tǒng)具有高速穩(wěn)定，魯棒性好等性能品質(zhì)，能夠?qū)MLSM進(jìn)行快速準(zhǔn)確控制。

本發(fā)明具體通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種控制永磁同步直線電機(jī)的方法，所述的方法具體包括如下步驟：

建立永磁直線電機(jī)數(shù)學(xué)模型；

通過深度確定性策略梯度方法對(duì)永磁同步直線電機(jī)的速度環(huán)進(jìn)行自適應(yīng)控制；

獲得最優(yōu)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)代理，實(shí)現(xiàn)PID伺服系統(tǒng)的參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整。

進(jìn)一步地，于步驟通過深度確定性策略梯度方法對(duì)永磁同步直線電機(jī)的速度環(huán)進(jìn)行自適應(yīng)控制中，還包括如下步驟：