申请/专利权人：广东工业大学

申请日：2023-11-29

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117318555B

主分类号：H02P21/00

分类号：H02P21/00;H02P21/18;H02P21/13;H02P25/064;G05B11/42

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2024.01.16#实质审查的生效;2023.12.29#公开

摘要：本申请公开了一种基于扰动补偿的直线电机自适应控制方法，包括：获取直线电机运动系统的位置输入信号和测量输出信号；调用基于直线电机时滞模型构建的预估扩张状态观测器，根据总控制信号和测量输出信号获取总扰动估计信号和总扰动微分估计信号，进而计算总扰动超前补偿信号；通过根据总扰动补偿后的系统构建的Smith预估器获取无时间滞后的位置反馈信号；通过自适应内模控制器根据位置输入信号和无时间滞后的位置反馈信号计算初始控制信号；根据初始控制信号和总扰动超前补偿信号计算总控制信号，输出与总控制信号对应的驱动信号至直线电机运动系统的驱动端，以调节直线电机运动，提高了直线电机运动系统的定位精度以及抗干扰能力。

主权项：1.一种基于扰动补偿的直线电机自适应控制方法，其特征在于，包括：获取直线电机运动系统的位置输入信号和测量输出信号；调用基于直线电机时滞模型所构建的预估扩张状态观测器，根据总控制信号和测量输出信号获取总扰动估计信号和总扰动微分估计信号；根据总扰动估计信号和总扰动微分估计信号计算总扰动超前补偿信号；通过总扰动超前补偿信号对直线电机运动系统进行总扰动补偿，通过根据总扰动补偿后的直线电机运动系统构建的Smith预估器获取无时间滞后的位置反馈信号；通过基于非线性控制增益构建的自适应内模控制器根据位置输入信号和无时间滞后的位置反馈信号计算初始控制信号；根据初始控制信号和总扰动超前补偿信号计算总控制信号，输出与总控制信号对应的驱动信号至直线电机运动系统的驱动端，以调节直线电机运动；所述直线电机时滞模型为： ；其中，为测量输出信号的一阶微分，为测量输出信号的二阶微分，为总控制信号，为系统增益，为模型参数，为时滞大小，为包括内部扰动和外部扰动的总扰动信号；所述调用基于直线电机时滞模型所构建的预估扩张状态观测器，根据总控制信号和测量输出信号获取总扰动估计信号和总扰动微分估计信号，包括：将总控制信号和测量输出信号输入到基于直线电机时滞数学模型所构建的预估扩张状态观测器中进行计算，输出总扰动估计信号和总扰动微分估计信号，所述预估扩张状态观测器的表达式为： ；其中，为输出位置估计信号，为速度估计信号，为总扰动估计信号，为总扰动微分估计信号，、、和为预估扩张状态观测器的观测增益；所述总扰动超前补偿信号的计算公式为： ；其中，为总扰动超前补偿信号；所述总扰动补偿后的直线电机运动系统的数学模型为： ；其中，为初始控制信号，为补偿后的剩余扰动；相应的，所述通过根据总扰动补偿后的直线电机运动系统构建的Smith预估器获取无时间滞后的位置反馈信号，包括：采用传递函数形式对总扰动补偿后的直线电机运动系统的数学模型进行转换，得到总扰动补偿后的直线电机运动系统的传递函数形式： ；其中，、和分别为、和的频域表示，为系统名义模型；基于总扰动补偿后的直线电机运动系统的传递函数形式构建Smith预估器，通过Smith预估器获取无时间滞后的位置反馈信号；所述通过基于非线性控制增益构建的自适应内模控制器根据位置输入信号和无时间滞后的位置反馈信号计算初始控制信号，包括：将位置输入信号和无时间滞后的位置反馈信号代入基于非线性控制增益构建的自适应内模控制器的控制律公式中进行计算，得到初始控制信号，所述自适应内模控制器的控制律公式为： ；其中，为初始控制信号，为位置输入信号的一阶微分，为无时间滞后的位置反馈信号的时域表示的一阶微分；Kp、Ki和Kd为自适应内模控制器的非线性控制增益；所述总控制信号的计算公式为： ；其中，为总控制信号，为初始控制信号，为系统增益，为总扰动超前补偿信号。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 广东工业大学 一种基于扰动补偿的直线电机自适应控制方法

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