[发明专利]伺服压力机全闭环非线性预测控制方法与系统

权利要求书

1.一种伺服压力机全闭环非线性预测控制方法，以连接伺服电机的伺服压力机为操作对象，其特征在于：（1）建立伺服压力机的传动系统动力学模型，根据传动系统动力学模型建立物理模型，并根据形式表达为数学矩阵形式；（2）建立伺服电机的控制模型，根据电流采样部分对电机三相电流、直流母线的采样，计算伺服电机的当前位置和转矩，并对驱动伺服电机的电压进行控制；（3）在伺服压力机的滑块位置处安装光栅尺位移传感器，建立位置预测控制算法，其中包括价值函数的选择、约束条件的限制和积分位置函数的处理，输出目标矢量电压，控制电机的实际运行。

2.根据权利要求1所述的伺服压力机全闭环非线性预测控制方法，其特征在于：步骤（1）中，伺服压力机传动系统动力学模型的建立采用格朗日定理、哈密顿原理或雅克比矩阵中的一种或多种方式。

3.根据权利要求1所述的伺服压力机全闭环非线性预测控制方法，其特征在于：步骤（2）中，伺服电机控制模型的建立包括永磁同步电机的电压方程、采集的三相电机电流和电机位置传感器信号共同构建clarke转换模型、park转换模块、矢量控制的矢量选择和构建，其中，电压方程为：；。

4.根据权利要求1或3所述的伺服压力机全闭环非线性预测控制方法，其特征在于：步骤（3）中，位置预测控制算法的建立方法为，根据伺服电机控制模型建立的方程，给定位置计算模块、转矩计算调整模块和电流计算模块，其中，位置计算模块的输入为目标滑块位置和实际滑块位置，输出为目标速度；转矩计算调整模块的为目标转矩模块和实际转矩，电流计算模块的输入为dq坐标电流；，通过电压方程和角度变换方式，结合预测控制算法的方法，输出目标矢量电压，控制电机的实际运行。

5.根据权利要求1或3所述的伺服压力机全闭环非线性预测控制方法，其特征在于：步骤（3）中，预测控制算法的建立采用受控自回归积分滑动平均过程模型，离散差分方程表达形式为，其中，u、y是系统的输入和输出，表示为均值为零，方差为σ²的白噪声；△=1－z^-1，为差分算子。

6.根据权利要求5所述的伺服压力机全闭环非线性预测控制方法，其特征在于：所述伺服电机的纯延时d=1，若大于1，则多项式B(z^-1)中前d-1项系数为零；此时，，，，设C(z^-1)=1，作数学处理，差分算子△乘两边得到，式中，。

7.实现权利要求1所述预测控制方法的系统，包括连接伺服电机的伺服压力机，其特征在于：所述伺服压力机上设置有控制器和位于工作平台上的滑块，控制器通过伺服电机算法控制连接伺服电机，伺服电机通过传动系统牵引滑块，滑块位置所在处的工作平台上安装有光栅尺位移传感器，光栅尺位移传感器连接控制器，且伺服电机通过电机传感器连接控制器。

8.根据权利7所述的系统，其特征在于：所述连接伺服电机的电机传感器上设置有位置检测单元、速度检测单元和转矩检测单元。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述伺服电机为永磁同步电机。