[發(fā)明專利]永磁直線電機(jī)數(shù)據(jù)驅(qū)動離散迭代積分滑模控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110018284.7
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112769367B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯明冬;韓耀振;潘為剛;楊仁明;胡冠山;李光葉;張允剛
• 申請（專利權(quán)）人: 山東交通學(xué)院
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P23/14;H02P25/06
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發(fā)明公開了永磁直線電機(jī)數(shù)據(jù)驅(qū)動離散迭代積分滑模控制方法及系統(tǒng)，包括：在存在外部擾動的情況下，基于所獲取的目標(biāo)永磁直線電機(jī)滑臺的輸出位移和控制電流，建立目標(biāo)永磁直線電機(jī)的初始迭代數(shù)學(xué)模型；基于偽偏導(dǎo)數(shù)估計，計算對初始迭代數(shù)學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn)，得到改進(jìn)后的迭代數(shù)學(xué)模型；基于改進(jìn)后的迭代數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建離散時間積分滑模控制器；構(gòu)建離散時間積分滑模控制器對應(yīng)的控制律；對所述控制律進(jìn)行改進(jìn)得到改進(jìn)后的控制律；基于改進(jìn)后的控制律，對目標(biāo)永磁直線電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及永磁直線電機(jī)數(shù)據(jù)驅(qū)動離散迭代積分滑模控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提到了與本申請相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

永磁直線電機(jī)具有大推力，高速和高精度等諸多優(yōu)點(diǎn)，由電能向線性運(yùn)動的轉(zhuǎn)換過程不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，已成功應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。但是，永磁直線電機(jī)的控制性能可受到各種非線性因素的影響，非線性不確定性干擾的存在嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)的性能。例如，永磁線性電動機(jī)會受到參數(shù)不確定、負(fù)載和摩擦的影響，這會導(dǎo)致其控制性能變差。因此，如何提高永磁直線電機(jī)的控制性能引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。

近年來，為了解決永磁直線電機(jī)的控制問題，自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、滑模控制等方法被應(yīng)用于永磁直線電機(jī)軌跡跟蹤控制。滑模控制作為非線性魯棒控制策略,在存在干擾的情況下，其控制器易于實(shí)現(xiàn)且魯棒性強(qiáng)，已被廣泛研究并成功應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中。為了在采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)滑模控制，更優(yōu)選離散滑模控制。而且，具有積分滑模面的離散滑模控制能夠提供比傳統(tǒng)比例滑模面更好的控制性能。目前大部分永磁直線電機(jī)的滑模控制方法都需要已知系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，然而，建立永磁直線電機(jī)可靠模型的過程非常繁重且難度大。

數(shù)據(jù)驅(qū)動建模是一種基于偽偏導(dǎo)數(shù)概念的離散非線性系統(tǒng)建模方法，偽偏導(dǎo)數(shù)的獲取僅依賴于系統(tǒng)的輸入輸出實(shí)時數(shù)據(jù)，相應(yīng)的控制器的設(shè)計也是僅依賴于系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)驅(qū)動迭代學(xué)習(xí)控制與滑模控制相結(jié)合能夠加快受控系統(tǒng)的收斂速度，并且不需要在線估計不確定性即可抵御不確定性和干擾的影響。目前，大部分的滑模迭代學(xué)習(xí)控制方案，均是利用迭代學(xué)習(xí)控制處理結(jié)構(gòu)性不確定性，滑模控制用于處理非結(jié)構(gòu)性不確定性。而且，滑模函數(shù)都是在時域中設(shè)計的，無法在迭代域中反映系統(tǒng)的動態(tài)行為。因此，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的永磁直線電機(jī)離散積分迭代滑模方案更具有實(shí)際的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請?zhí)峁┝擞来胖本€電機(jī)數(shù)據(jù)驅(qū)動離散迭代積分滑模控制方法及系統(tǒng)；解決了迭代動態(tài)線性化數(shù)據(jù)模型與迭代積分滑模控制的融合問題，并且使得永磁直線電機(jī)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)獲得更高的控制精度。

第一方面，本申請?zhí)峁┝擞来胖本€電機(jī)數(shù)據(jù)驅(qū)動離散迭代積分滑模控制方法；

永磁直線電機(jī)數(shù)據(jù)驅(qū)動離散迭代積分滑模控制方法，包括：

在存在外部擾動的情況下，基于所獲取的目標(biāo)永磁直線電機(jī)滑臺的輸出位移和控制電流，建立目標(biāo)永磁直線電機(jī)的初始迭代數(shù)學(xué)模型；

基于偽偏導(dǎo)數(shù)估計，計算對初始迭代數(shù)學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn)，得到改進(jìn)后的迭代數(shù)學(xué)模型；

基于改進(jìn)后的迭代數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建離散時間積分滑模控制器；構(gòu)建離散時間積分滑模控制器對應(yīng)的控制律；

對所述控制律進(jìn)行改進(jìn)得到改進(jìn)后的控制律；

基于改進(jìn)后的控制律，對目標(biāo)永磁直線電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行控制。

第二方面，本申請?zhí)峁┝擞来胖本€電機(jī)數(shù)據(jù)驅(qū)動離散迭代積分滑模控制系統(tǒng)；

永磁直線電機(jī)數(shù)據(jù)驅(qū)動離散迭代積分滑模控制系統(tǒng)，包括：

模型建立模塊，其被配置為：在存在外部擾動的情況下，基于所獲取的目標(biāo)永磁直線電機(jī)滑臺的輸出位移和控制電流，建立目標(biāo)永磁直線電機(jī)的初始迭代數(shù)學(xué)模型；