[发明专利]永磁直线电机数据驱动离散迭代积分滑模控制方法及系统

说明书

本发明公开了永磁直线电机数据驱动离散迭代积分滑模控制方法及系统，包括：在存在外部扰动的情况下，基于所获取的目标永磁直线电机滑台的输出位移和控制电流，建立目标永磁直线电机的初始迭代数学模型；基于伪偏导数估计，计算对初始迭代数学模型进行改进，得到改进后的迭代数学模型；基于改进后的迭代数学模型，构建离散时间积分滑模控制器；构建离散时间积分滑模控制器对应的控制律；对所述控制律进行改进得到改进后的控制律；基于改进后的控制律，对目标永磁直线电机进行运行控制。

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，特别是涉及永磁直线电机数据驱动离散迭代积分滑模控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

永磁直线电机具有大推力，高速和高精度等诸多优点，由电能向线性运动的转换过程不需要任何中间转换机构，已成功应用于工业领域。但是，永磁直线电机的控制性能可受到各种非线性因素的影响，非线性不确定性干扰的存在严重影响控制系统的性能。例如，永磁线性电动机会受到参数不确定、负载和摩擦的影响，这会导致其控制性能变差。因此，如何提高永磁直线电机的控制性能引起了国内外学者的关注。

近年来，为了解决永磁直线电机的控制问题，自适应控制、神经网络控制、滑模控制等方法被应用于永磁直线电机轨迹跟踪控制。滑模控制作为非线性鲁棒控制策略,在存在干扰的情况下，其控制器易于实现且鲁棒性强，已被广泛研究并成功应用于实际系统中。为了在采样数据系统上实现滑模控制，更优选离散滑模控制。而且，具有积分滑模面的离散滑模控制能够提供比传统比例滑模面更好的控制性能。目前大部分永磁直线电机的滑模控制方法都需要已知系统数学模型，然而，建立永磁直线电机可靠模型的过程非常繁重且难度大。

数据驱动建模是一种基于伪偏导数概念的离散非线性系统建模方法，伪偏导数的获取仅依赖于系统的输入输出实时数据，相应的控制器的设计也是仅依赖于系统的输入输出数据。数据驱动迭代学习控制与滑模控制相结合能够加快受控系统的收敛速度，并且不需要在线估计不确定性即可抵御不确定性和干扰的影响。目前，大部分的滑模迭代学习控制方案，均是利用迭代学习控制处理结构性不确定性，滑模控制用于处理非结构性不确定性。而且，滑模函数都是在时域中设计的，无法在迭代域中反映系统的动态行为。因此，基于数据驱动的永磁直线电机离散积分迭代滑模方案更具有实际的意义。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本申请提供了永磁直线电机数据驱动离散迭代积分滑模控制方法及系统；解决了迭代动态线性化数据模型与迭代积分滑模控制的融合问题，并且使得永磁直线电机轨迹跟踪控制系统获得更高的控制精度。

第一方面，本申请提供了永磁直线电机数据驱动离散迭代积分滑模控制方法；

永磁直线电机数据驱动离散迭代积分滑模控制方法，包括：

在存在外部扰动的情况下，基于所获取的目标永磁直线电机滑台的输出位移和控制电流，建立目标永磁直线电机的初始迭代数学模型；

基于伪偏导数估计，计算对初始迭代数学模型进行改进，得到改进后的迭代数学模型；

基于改进后的迭代数学模型，构建离散时间积分滑模控制器；构建离散时间积分滑模控制器对应的控制律；

对所述控制律进行改进得到改进后的控制律；

基于改进后的控制律，对目标永磁直线电机进行运行控制。

第二方面，本申请提供了永磁直线电机数据驱动离散迭代积分滑模控制系统；

永磁直线电机数据驱动离散迭代积分滑模控制系统，包括：

模型建立模块，其被配置为：在存在外部扰动的情况下，基于所获取的目标永磁直线电机滑台的输出位移和控制电流，建立目标永磁直线电机的初始迭代数学模型；