[發(fā)明專利]一種用于直線電機的自抗擾控制方法及相關(guān)裝置在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011487006.8 | 申請日： | 2020-12-16 |
| 公開（公告）號： | CN112583322A | 公開（公告）日： | 2021-03-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 高健;劉亞超;張攬宇;鐘永彬 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣東工業(yè)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227 | 代理人： | 蘇云輝 |
| 地址： | 510060 廣東省*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 直線 電機 控制 方法 相關(guān) 裝置 | ||
本申請公開了一種用于直線電機的自抗擾控制方法及相關(guān)裝置，首先通過對包含驅(qū)動器模型的直線電機的精密運動系統(tǒng)進行模型辨識，對被控對象的參數(shù)進行預(yù)估；接著為進一步改善模型擴張狀態(tài)觀測器的估計精度，根據(jù)辨識得到的模型參數(shù)設(shè)計模型擴張狀態(tài)觀測器，實現(xiàn)了系統(tǒng)運動狀態(tài)和總擾動的準確估計，使得控制系統(tǒng)擁有良好的抗干擾能力；然后基于擾動補償器通過總擾動估計信號的補償，將被控對象模型改造成已知的標稱模型形式，并根據(jù)此模型設(shè)計內(nèi)模PID反饋控制器，通過內(nèi)模濾波器的參數(shù)來調(diào)整控制參數(shù)，即簡化了參數(shù)整定，又保證了良好的動態(tài)響應(yīng)性能；從而解決了現(xiàn)有自抗擾控制技術(shù)抗干擾能力較差，導致無法控制直線電機運動到精確的位置的技術(shù)問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于直線電機的自抗擾控制方法及相關(guān)裝置。
背景技術(shù)
宏微復合的高速精密定位平臺已成為芯片封裝領(lǐng)域最為關(guān)鍵的部件之一。目前，宏運動主要以直線電機驅(qū)動，實現(xiàn)大行程下的快速準確定位。因此，提高宏動部分直線電機伺服系統(tǒng)的精密運動控制性能，是改善精密定位平臺最終定位性能的有效方式。
近年來，自抗擾控制技術(shù)以不依賴準確模型和極強的抗干擾性能成為控制界的研究熱點，其核心思想是通過擴張狀態(tài)觀測器對系統(tǒng)的運動狀態(tài)以及系統(tǒng)內(nèi)外收到的總擾動進行估計并補償，從而將被控對象改造成簡單的積分串聯(lián)形式，簡化了控制器設(shè)計。
然而，對于復雜且控制性能要求高的精密運動場合，例如對于直線電機的控制，由于傳統(tǒng)自抗擾控制技術(shù)的抗干擾能力較差，導致無法控制直線電機運動到精確的位置，主要是因為對于系統(tǒng)運動狀態(tài)和總擾動的估計精度不足，模型擴張狀態(tài)觀測器的估計負擔過大所導致。
發(fā)明內(nèi)容
本申請實施例提供了一種用于直線電機的自抗擾控制方法及相關(guān)裝置，用于解決現(xiàn)有自抗擾控制技術(shù)抗干擾能力較差，導致無法控制直線電機運動到精確的位置的技術(shù)問題。
有鑒于此，本申請第一方面提供了一種用于直線電機的自抗擾控制方法，所述方法包括：
S1、對直線電機的精密運動系統(tǒng)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(shù)，根據(jù)所述模型參數(shù)建立模型擴張狀態(tài)觀測器、內(nèi)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(tǒng)包括驅(qū)動器模型；
S2、所述模型擴張狀態(tài)觀測器接收由所述精密運動系統(tǒng)發(fā)送的實際位置信號和總控制量，并基于模型擴張狀態(tài)觀測器方程組，根據(jù)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(nèi)模PID反饋控制器基于初始控制量計算公式，根據(jù)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(jù)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(qū)動器模型根據(jù)所述最終控制量對所述直線電機的位置進行調(diào)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。
可選地，所述根據(jù)所述模型參數(shù)建立模型擴張狀態(tài)觀測器，之后還包括：
通過Ackerman公式對所述模型擴張狀態(tài)觀測器的觀測器參數(shù)進行整定。
可選地，所述模型擴張狀態(tài)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(shù)，b0均為辨識參數(shù)值。
可選地，所述初始控制量計算公式為：
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