一種永磁同步直線電機(jī)弦截法內(nèi)模位置控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種永磁同步直線電機(jī)弦截法內(nèi)模位置控制方法，為一種新型的內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)。包括核嶺回歸內(nèi)模和弦截法的控制器；所述核嶺回歸內(nèi)模為基于核嶺回歸方法所構(gòu)建的高精度的直線電機(jī)非線性模型；弦截法的控制器是通過弦截法迭代求解核嶺回歸內(nèi)模的逆作為控制器，將核嶺回歸內(nèi)模的輸出與電機(jī)實際位置作差后經(jīng)濾波器反饋到弦截法控制器的輸入構(gòu)成弦截法的內(nèi)模控制方法，實現(xiàn)對永磁同步直線電機(jī)位置控制。本發(fā)明有如下兩個特點(diǎn)：第一，利用核嶺回歸方法來構(gòu)建永磁同步直線電機(jī)的內(nèi)模；第二，利用弦截法來迭代求取核嶺回歸內(nèi)模的逆作為控制器；本發(fā)明實現(xiàn)了永磁同步直線電機(jī)內(nèi)模位置控制系統(tǒng)的高跟蹤精度，同時具有很強(qiáng)的魯棒性和抗干擾能力。
【專利說明】一種永磁同步直線電機(jī)弦截法內(nèi)模位置控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種永磁同步直線電機(jī)弦截法內(nèi)模位置控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多工控領(lǐng)域中，往往需要控制被控對象作直線運(yùn)動，但由于直線驅(qū)動器發(fā)展尚不成熟，長期以來不得不通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)機(jī)械變換而獲得直線運(yùn)動。而直線電機(jī)可直接直線驅(qū)動，無需中間機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)而具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。直線電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)很多，諸如響應(yīng)速度快、產(chǎn)生的推力非常大以及造成的損耗非常小等等，在很高的加速度、定位精度以及剛度方面，可以實現(xiàn)平滑無差的運(yùn)動。特別是永磁同步直線電機(jī)，由于其體積很小，質(zhì)量很輕，并且具有發(fā)電和制動功能，包含了永磁電機(jī)和直線電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，因此，在不同的領(lǐng)域得到了很高的重視。
[0003]對直線電機(jī)控制系統(tǒng)來說，一般都采用PID調(diào)節(jié)器對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，它的結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，有較好的動態(tài)性能。但系統(tǒng)存在易受系統(tǒng)參數(shù)變化的影響、對負(fù)載變化的適應(yīng)能力差和抗干擾能力弱等缺點(diǎn)，并且在控制器參數(shù)的整定過程中，往往以來大量的工程經(jīng)驗進(jìn)行反復(fù)調(diào)試。因此，在對動態(tài)性能要求高的場合，采用傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器就會受到一定的局限性，不能滿足相關(guān)方面的要求。
[0004]內(nèi)?？刂剖且环N實用性很強(qiáng)的控制方法，最早產(chǎn)生于過程控制并得到了成果應(yīng)用。其特點(diǎn)也適用于快速響應(yīng)的永磁同步直線電機(jī)。它設(shè)計原理簡單，參數(shù)整定直觀，魯棒性強(qiáng)，控制性能好，因此得到了國內(nèi)外許多學(xué)者的關(guān)注。然而，常規(guī)內(nèi)?？刂破麟y以實現(xiàn)內(nèi)模和逆模控制器的完全匹配，使得其在跟蹤性和魯棒性之間只能折中考慮，難以達(dá)到雙優(yōu)控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種永磁`同步直線電機(jī)內(nèi)?？刂品椒?，以解決現(xiàn)有內(nèi)模控制系統(tǒng)中正逆模的匹配問題，以達(dá)到跟蹤性和魯棒性的雙優(yōu)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種永磁同步直線電機(jī)弦截法內(nèi)模位置控制方法，其特征在于:通過給永磁同步直線電機(jī)并聯(lián)一個基于核嶺回歸構(gòu)建的非線性回歸模型，利用永磁同步直線電機(jī)的位移輸出值與回歸模型的位移輸出值作差，經(jīng)過一個低通濾波器反饋到內(nèi)?？刂破鞯妮斎攵?，與期望的位移值作差后輸入到弦截法控制器來抑制參數(shù)變化、模型失配和負(fù)載擾動；將核嶺回歸引入內(nèi)?？刂破鳟?dāng)中，利用核嶺回歸來構(gòu)建對象模型，實現(xiàn)高精度的模型構(gòu)建；通過對內(nèi)模結(jié)構(gòu)的分析，將弦截法控制器的設(shè)計轉(zhuǎn)化為對非線性函數(shù)的求根，并利用弦截法實現(xiàn)控制量的求解，具體包括如下步驟:
[0007]步驟S1:已知，單輸入單輸出的非線性離散被控系統(tǒng)表示為:
[0008]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)分別為系統(tǒng)第k時刻的輸入和輸出，η和m分別為輸入和輸出的階數(shù)，且n>m ;對永磁同步直線電機(jī)位置環(huán)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行1次采樣，令Xi=[y (i)，…，y(1-n+l), u(i),…，u(i_m+l)], y^y (i+1), i=l, 2，...，1,利用核嶺回歸方法訓(xùn)練得到永磁同步直線電機(jī)的非線性模型，即永磁同步直線電機(jī)位置環(huán)模型為:Gm:ym(k+l)=YT(Klxl+AIixi)_1Klxl(x)=f(X(k),u(k));式中，λ為正則項參數(shù)，f(X(k)，u(k))為非線性回歸函數(shù)，ym(k+l)為內(nèi)模輸出位移；
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種永磁同步直線電機(jī)弦截法內(nèi)模位置控制方法，其特征在于:通過給永磁同步直線電機(jī)并聯(lián)一個基于核嶺回歸構(gòu)建的非線性回歸模型，利用永磁同步直線電機(jī)的位移輸出值與回歸模型的位移輸出值作差，經(jīng)過一個低通濾波器反饋到內(nèi)?？刂破鞯妮斎攵?，與期望的位移值作差后輸入到弦截法控制器來抑制參數(shù)變化、模型失配和負(fù)載擾動；將核嶺回歸引入內(nèi)?？刂破鳟?dāng)中，利用核嶺回歸來構(gòu)建對象模型，實現(xiàn)高精度的模型構(gòu)建；通過對內(nèi)模結(jié)構(gòu)的分析，將弦截法控制器的設(shè)計轉(zhuǎn)化為對非線性函數(shù)的求根，并利用弦截法實現(xiàn)控制量的求解，具體包括如下步驟:步驟S1:已知，單輸入單輸出的非線性離散被控系統(tǒng)表示為:
【文檔編號】H02P21/00GK103684170SQ201310606398
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】黃宴委, 魯尚, 陳迪 申請人:福州大學(xué)