一种永磁同步直线电机弦截法内模位置控制方法
【专利摘要】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。
【专利说明】一种永磁同步直线电机弦截法内模位置控制方法
【技术领域】
[0001]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。
【背景技术】
[0002]在许多工控领域中，往往需要控制被控对象作直线运动，但由于直线驱动器发展尚不成熟，长期以来不得不通过旋转电机的旋转运动经机械变换而获得直线运动。而直线电机可直接直线驱动，无需中间机械转换机构而具有许多独特的优点。直线电机的优点很多，诸如响应速度快、产生的推力非常大以及造成的损耗非常小等等，在很高的加速度、定位精度以及刚度方面，可以实现平滑无差的运动。特别是永磁同步直线电机，由于其体积很小，质量很轻，并且具有发电和制动功能，包含了永磁电机和直线电机的优点和特点，因此，在不同的领域得到了很高的重视。
[0003]对直线电机控制系统来说，一般都采用PID调节器对系统进行调节，它的结构简单，容易实现，有较好的动态性能。但系统存在易受系统参数变化的影响、对负载变化的适应能力差和抗干扰能力弱等缺点，并且在控制器参数的整定过程中，往往以来大量的工程经验进行反复调试。因此，在对动态性能要求高的场合，采用传统PID调节器就会受到一定的局限性，不能满足相关方面的要求。
[0004]内模控制是一种实用性很强的控制方法，最早产生于过程控制并得到了成果应用。其特点也适用于快速响应的永磁同步直线电机。它设计原理简单，参数整定直观，鲁棒性强，控制性能好，因此得到了国内外许多学者的关注。然而，常规内模控制器难以实现内模和逆模控制器的完全匹配，使得其在跟踪性和鲁棒性之间只能折中考虑，难以达到双优控制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种永磁`同步直线电机内模控制方法，以解决现有内模控制系统中正逆模的匹配问题，以达到跟踪性和鲁棒性的双优。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是: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:
[0007]步骤S1:已知，单输入单输出的非线性离散被控系统表示为:
[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)分别为系统第k时刻的输入和输出，η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1次采样，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:Gm:ym(k+l)=YT(Klxl+AIixi)_1Klxl(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+l)为内模输出位移；
[0009]
【权利要求】
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:
【文档编号】H02P21/00GK103684170SQ201310606398
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】黄宴委, 鲁尚, 陈迪 申请人:福州大学