[发明专利]一种永磁同步直线电机弦截法内模位置控制方法

摘要

本发明涉及一种永磁同步直线电机弦截法内模位置控制方法，为一种新型的内模控制系统。包括核岭回归内模和弦截法的控制器；所述核岭回归内模为基于核岭回归方法所构建的高精度的直线电机非线性模型；弦截法的控制器是通过弦截法迭代求解核岭回归内模的逆作为控制器，将核岭回归内模的输出与电机实际位置作差后经滤波器反馈到弦截法控制器的输入构成弦截法的内模控制方法，实现对永磁同步直线电机位置控制。本发明有如下两个特点：第一，利用核岭回归方法来构建永磁同步直线电机的内模；第二，利用弦截法来迭代求取核岭回归内模的逆作为控制器；本发明实现了永磁同步直线电机内模位置控制系统的高跟踪精度，同时具有很强的鲁棒性和抗干扰能力。

主权项

1.一种永磁同步直线电机弦截法内模位置控制方法，其特征在于：通过给永磁同步直线电机并联一个基于核岭回归构建的非线性回归模型，利用永磁同步直线电机的位移输出值与回归模型的位移输出值作差，经过一个低通滤波器反馈到内模控制器的输入端，与期望的位移值作差后输入到弦截法控制器来抑制参数变化、模型失配和负载扰动；将核岭回归引入内模控制器当中，利用核岭回归来构建对象模型，实现高精度的模型构建；通过对内模结构的分析，将弦截法控制器的设计转化为对非线性函数的求根，并利用弦截法实现控制量的求解，具体包括如下步骤：步骤S1：已知，单输入单输出的非线性离散被控系统表示为：y(k+1)=P(y(k),...,y(k-n+1),u(k),...,u(k-m+1))，其中u(k),…,u(k-m+1)和y(k),…,y(k-n+1)分别为系统第k时刻的输入和输出，n和m分别为输入和输出的阶数，且n>m；对永磁同步直线电机位置环输入输出数据进行l次采样，令x_i=[y(i),…,y(i-n+1),u(i),…,u(i-m+1)]，yi=y(i+1)，i=1,2,…,l，利用核岭回归方法训练得到永磁同步直线电机的非线性模型，即永磁同步直线电机位置环模型为：G_m:y_m(k+1)=Y^T(K_l×l+λI_l×l)^-1K_l×1(x)=f(X(k),u(k))；式中，λ为正则项参数，f(X(k),u(k))为非线性回归函数，ym(k+1)为内模输出位移；，σ为核宽度，X(k)={y(k),…,y(k-n+1),u(k-1),…,u(k-n+1)}，通过调整λ和σ来实现对回归模型的训练；步骤S2：采样并保留m拍的内模输入信号{u(k-1),…,u(k-m)}和n拍的永磁同步直线电机位置输出信号{y(k),…,y(k-n+1)}组成X(k)，则当输入u(k)时，内模输出为ym(k+1)=f(X(k),u(k))；步骤S3：将永磁同步直线电机实际位移输出值y(k+1)与步骤S1所述的内模输出位移ym(k+1)作差，得到位移误差信号ξ(k+1)；步骤S4：ξ(k+1)经过低通滤波器得到补偿输入量η(k+1)；步骤S5：将永磁同步直线电机的参考位移输入y*(k+1)与步骤S3中的补偿输入量η(k+1)作差，得到带有扰动的参考输入信号y'(k+1)；步骤S6：y'(k+1)经过弦截法的控制器即可得到控制输入量u(k)，其具体获得方法为：给出控制率ui+1(k)=ui(k)-ui(k)-ui-1(k)f(X(k),ui(k))-f(X(k),ui-1(k))f(X(k),ui(k)),]]>其中i为迭代次数，采样并保留弦截法控制器的m拍的输出电压{u(k-1),…,u(k-m)}以及n拍带有扰动的参考输入信号{y'(k),…,y'(k-n+1)}，带入控制率进行迭代计算，当|uⁱ⁺¹(k)-uⁱ(k)|≤δ时迭代停止，其中δ>0为给定任意小的数，表示停止迭代精度值；步骤S7：将u(k)与K_e*v作差后除以一个与永磁同步直线电机结构相关的常数得到电流调节器q轴电流的期望给定值，其中K_e为与电机结构相关的常数，v为电机速度，将电流调节器d轴电流的期望给定值设为0，并将电流调节器的输出进行SVPWM调制就得到了实际的直线电机定子端的PWM整流器的驱动信号。