[發(fā)明專利]一種波浪直線作動器的控制系統(tǒng)及其設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011576613.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112737449A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 夏濤;劉亮;李俊輝;季平;陸恒;張埕瑜;劉海濤;孟高軍
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P25/06;H02P27/08;G06N3/00;G06N3/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

1.一種波浪直線作動器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括線性自適應干擾抑制控制器、狀態(tài)擴展觀測器、q軸BP-SSO-PID調節(jié)器、d軸BP-SSO-PID調節(jié)器、反park變換模塊、PT-PWM脈沖寬度調制模塊、三相逆變器、波浪直線作動器、Clark變換模塊、park變換模塊、電流傳感器以及轉速與位置傳感器；

所述狀態(tài)擴展觀測器的輸入u和y分別為q軸期望電流和波浪直線作動器的實際速度ω，狀態(tài)擴展觀測器的輸出分別為ω的估計值z₁、擾動估計值z₂；

所述線性自適應干擾抑制控制器的輸入端分別與波浪直線作動器和狀態(tài)擴展觀測器耦合連接，輸出端通過第一差值計算單元與q軸BP-SSO-PID調節(jié)器的輸入端耦合連接；所述d軸BP-SSO-PID調節(jié)器的輸入端與第二差值計算單元耦合連接；所述電流互感器輸出的ab兩相電流依次經(jīng)過Clark變換模塊和park變換模塊后獲得d軸和q軸電流i_d和i_q，分別連接至第一差值計算單元和第二差值計算單元與線性自適應干擾抑制控制器的輸出和d軸期望電流求取對應的差值信號；

其中，所述線性自適應干擾抑制控制器的輸入包括波浪直線作動器的期望速度ω_ref、狀態(tài)擴展觀測器的輸出z₁和z₂，線性自適應干擾抑制控制器的輸出和park模塊輸出的q軸電流i_q的差值與q軸BP-SSO-PID調節(jié)器的輸入相連接，d軸期望電流和park模塊輸出的d軸電流i_d的差值與d軸BP-SSO-PID調節(jié)器的輸入相連接；

所述d軸BP-SSO-PID調節(jié)器和q軸BP-SSO-PID調節(jié)器的輸出分別為u_d和u_q,經(jīng)反park變換模塊得到u_α和u_β，再經(jīng)過PT-PWM脈沖寬度調制模塊和三相逆變器將實際輸出的電壓經(jīng)電流傳感器傳輸給波浪直線作動器；所述PT-PWM脈沖寬度調制模塊用于采用偽隨機三角脈沖寬度調制技術，調制出用于控制三相逆變器生成實際需要的電壓來驅動波浪直線作動器運動的脈沖波形；

所述轉速與位置用于采集波浪直線作動器當前的速度和電角度，并將波浪直線作動器當前電角度分別傳輸至park變換模塊和反park變換模塊，分別實現(xiàn)波浪直線作動器矢量控制系統(tǒng)兩相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系和兩相旋轉坐標系到兩相靜止坐標系的轉換。

2.根據(jù)權利要求1所述的波浪直線作動器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)擴展觀測器采用ESO型觀測器。

3.根據(jù)權利要求1所述的波浪直線作動器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述線性自適應干擾抑制控制器通過極點配置確定控制器增益值，求取波浪直線作動器的q軸期望電流

4.根據(jù)權利要求1所述的波浪直線作動器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述q軸BP-SSO-PID調節(jié)器和d軸BP-SSO-PID調節(jié)器均包括PID調節(jié)器和BP神經(jīng)網(wǎng)絡模塊；

所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡模塊包括輸入層、隱含層和輸出層，輸入層具有三個神經(jīng)元，分別是系統(tǒng)輸入r_in，系統(tǒng)輸出y_out和系統(tǒng)輸入與輸出之差e，隱含層有四個神經(jīng)元，輸出層有三個神經(jīng)元，分別是控制器增益K_p、K_i和K_d；所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡模塊采用群居蜘蛛優(yōu)化算法調整權重以優(yōu)化控制器增益K_p、K_i和K_d，將優(yōu)化得到的K_p、K_i和K_d，以及電流期望值與實際值的差值輸入到對應的PID調節(jié)器，獲得輸出u_d和u_q。