[發明專利]一種用于直線電機的自抗擾控制方法及相關裝置

在審

• 申請號: 202011487006.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112583322A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 高健;劉亞超;張攬宇;鐘永彬
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P23/12;H02P23/14;H02P25/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蘇云輝

1.一種用于直線電機的自抗擾控制方法，其特征在于，包括：

S1、對直線電機的精密運動系統進行模型辨識得到辨識模型后，獲取所述辨識模型的模型參數，根據所述模型參數建立模型擴張狀態觀測器、內模PID反饋控制器和擾動補償器，所述直線電機的精密運動系統包括驅動器模型；

S2、所述模型擴張狀態觀測器接收由所述精密運動系統發送的實際位置信號和總控制量，并基于模型擴張狀態觀測器方程組，根據所述實際位置信號和所述總控制量生成位置估計信號和總擾動估計信號；

S3、所述內模PID反饋控制器基于初始控制量計算公式，根據目標位置的指令信號和所述位置估計信號生成初始控制量，并將所述初始控制量輸入到所述擾動補償器中；

S4、所述擾動補償器基于最終控制量計算公式，根據所述總擾動估計信號和所述初始控制量生成最終控制量；

S5、所述驅動器模型根據所述最終控制量對所述直線電機的位置進行調整后，判斷所述直線電機的位置與所述目標位置是否一致，若是停止計算，否則返回步驟S2。

2.根據權利要求1所述的用于直線電機的自抗擾控制方法，其特征在于，所述根據所述模型參數建立模型擴張狀態觀測器，之后還包括：

通過Ackerman公式對所述模型擴張狀態觀測器的觀測器參數進行整定。

3.根據權利要求1所述的用于直線電機的自抗擾控制方法，其特征在于，所述模型擴張狀態觀測器方程組為：

式中，y為所述實際位置信號，u為所述最終控制量，z₁為所述位置估計信號，z₂為速度估計信號，z₃為所述總擾動估計信號，l₁、l₂、l₃均為觀測器參數，b₀均為辨識參數值。

4.根據權利要求1所述的用于直線電機的自抗擾控制方法，其特征在于，所述初始控制量計算公式為：

式中，u₀為所述初始控制量，r為所述目標位置指令信號，k_p、k_i、k_d均為控制參數，e(t)為反饋誤差，z₁為所述位置估計信號。

5.根據權利要求1所述的用于直線電機的自抗擾控制方法，其特征在于，所述最終控制量計算公式為：

式中，u為所述最終控制量，z₃為所述總擾動估計信號，b₀為辨識參數值，u₀為所述初始控制量。

6.根據權利要求1所述的用于直線電機的自抗擾控制方法，其特征在于，所述內模PID反饋控制器的內模濾波器為：

其中，λ_f為濾波器參數，從而得到控制參數的整定規則為：

式中，b₀、均為辨識參數值，k_p、k_i、k_d均為控制參數，s為頻域變量。

7.根據權利要求1所述的用于直線電機的自抗擾控制方法，其特征在于，所述內模PID反饋控制器的內模濾波器為：

其中，λ_s為濾波器參數，從而得到控制參數的整定規則為：

式中，b₀、均為辨識參數值，k_p、k_i、k_d均為控制參數，s為頻域變量。