[发明专利]一种反步控制协同ESO的直线电机控制方法

说明书

本发明公开了一种反步控制协同ESO的直线电机控制方法，具体包括以下步骤：通过永磁同步直线电机定子电流方程和转子磁链方程建立永磁同步直线电机数学模型，其次，针对多源性外部性干扰设计了扩张状态观测器，最后分别通过位置、速度和电流的输入及反馈的误差设计了三环各自的反步控制规则。本发明的反步控制协同ESO的直线电机控制方法抗干扰能力强，能显著的改善参数的变动、噪声和摩擦力等因素对运动系统造成的影响，提高了控制的准确性，使系统获得了较好的动态特性。

技术领域

本发明属于永磁同步直线电机控制技术领域，具体涉及一种反步控制协同ESO的直线电机控制方法。

背景技术

日常生活和工业生产中的许多控制系统都是直线运动的形式，但是驱动这一直线运动形式的动力源通常是由旋转电机和一些传动机构来提供的。这不仅使得电机的输出效率大打折扣，而且控制系统结构的复杂性也给系统的稳定性和控制精度的提升带来了困难。相比于旋转电机，直线电机在直线驱动领域表现出了更加明显的优势，它所具有的独特结构，省略了中间传动机构，使得控制系统更加简单，且推力输出和控制更直接，输出转矩更大，应用效率更高。

发明内容

本发明的目的是提供一种反步控制协同ESO的直线电机控制方法，解决了现有技术中存在的抗扰性能差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种反步控制协同ESO的直线电机控制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，建立旋转坐标系下的永磁直线电机数学模型；

步骤2，设计扩张状态观测器；

步骤3，设计位置反步控制器；

步骤4，设计速度反步控制器；

步骤5，根据步骤1，步骤4得到的永磁直线电机的数学模型、速度反步控制器进一步设计电流反步控制器，实现电机的高性能控制。

本发明的特点还在于，

其中步骤1所述的建立永磁直线电机的数学模型的具体操作步骤如下：

在d-q坐标系下，PMLSM的电磁推力可由电磁功率与电机运动速度之比获得，则

在d-q坐标系下永磁同步直线电机状态方程为：

式中：

L、R、ψ_pm为定子电感、定子电阻、转子永磁体磁链，

n_p为电机极对数，

m、τ为动子质量、极距，

v为反馈速度，

x为反馈位置，

F_l为负载的阻力及外界的扰动，

i_d、i_q、u_d、u_q为定子反馈电流、定子反馈电压在d-q轴上的分量。

其中步骤2所述的设计扩张状态观测器的具体步骤为：

由式(3)可得，永磁同步直线电机位置环的二阶动态方程为：