本发明涉及永磁伺服位置控制，尤其涉及一种基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法及系统。
背景技术：
1、由于电力电子技术和现代控制理论取得突破性地发展，使得永磁伺服系统在很多领域被广泛应用。但是，传统永磁伺服位置跟踪系统通常采用位置环、速度环和电流环的三闭环控制，位置环大多采用比例微分控制方法；尽管比例微分控制方法具有设计简单、易于实现等优点，但对于永磁伺服这一多变量、强耦合、非线性的高阶系统，采用比例微分控制方法无法满足特定复杂工作环境下永磁伺服系统高精度和快速响应的要求。
2、滑模控制以其对系统不确定性和外部干扰具有鲁棒性强、动态响应快等特点，近年来被广泛应用到永磁伺服系统中；然而，传统滑模控制普遍存在控制精度不高、抖振过于剧烈的不足，这会直接导致永磁伺服系统对工业生产产生不良的影响；因此，解决滑模控制中的抖振问题成为目前永磁伺服系统控制策略的当务之急；在保留传统滑模控制方法优点的前提下，高阶滑模能解决传统滑模中存在的抖振问题；鉴于此，高阶滑模控制已逐渐成为永磁伺服位置控制领域的热点话题之一。
3、文献“second-order sliding mode controller design with outputconstraint”中提出的二阶滑模控制器，存在控制器增益选取保守的问题，在永磁伺服位置控制系统中产生明显的抖振现象。
4、此外，为了提升永磁伺服位置控制系统的性能，通常会采用微分器对电机实际位置、速度和集总干扰进行观测并补偿给控制器；因此，需要在滑模控制器设计的基础上考虑微分器设计的问题，以期提高永磁伺服位置控制系统的动态与稳态性能。
5、文献“fixed-time extended state observer-based trajectory tracking andpoint stabilization control for marine surface vessels with uncertainties anddisturbances”中微分器构造，无法对集总干扰的导数进行观测；因此，在相同微分器参数下，上述文献中提出的微分器的观测精度较差，从而降低永磁伺服位置控制系统的抗干扰性能；另外，上述文献中提出的微分器没有使用自适应律对其参数进行在线调节，在系统集总干扰突变时存在明显的观测超调。
技术实现思路
1、针对现有方法的不足，本发明解决目前永磁伺服系统的位置控制问题，本发明方法不仅提高了永磁伺服位置跟踪系统的抗干扰与跟踪性能，削弱了传统滑模控制中的抖振现象；而且实现了观测误差的固定时间收敛。
2、本发明所采用的技术方案是：一种基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法包括以下步骤：
3、步骤一、根据永磁伺服系统参数，通过矢量控制策略，建立永磁伺服位置跟踪系统的数学模型；
4、步骤二、在滑模动力学系统中引入自适应二阶滑模控制器，通过设计具有正光滑函数的二阶滑模控制器降低抖振；
5、作为本发明的一种优选实施方式，自适应二阶滑模控制器的公式为：
6、
7、其中，s＝(θe,ωe)为状态向量，β2(s,λ1)和β1(λ1)为正光滑函数，λ1和λ2为自适应律，θe为位置跟踪误差，a和r1为正常数，r2＝r1-τ，r3＝r2-τ，τ为常数，γ为系数b的上界，符号表示为
8、作为本发明的一种优选实施方式，正光滑函数β2(s,λ1)和β1(λ1)的公式为：
9、
10、
11、其中，λ1和λ2为自适应律。
12、作为本发明的一种优选实施方式，自适应律λ1和λ2分别为：
13、
14、
15、其中，γ1，γ2和ρ为正常数，η2(λ1)为正光滑函数，λ1max和λ2max分别为自适应律λ1和λ2的最大值。
16、作为本发明的一种优选实施方式，正光滑函数η2(λ1)的公式为：
17、
18、其中，λ1为自适应律。
19、步骤三、使用具有自适应律的高阶自适应微分器对电机位置、速度和系统集总干扰进行观测，避免系统集总干扰突变时存在的观测超调，提高微分器观测精度；
20、作为本发明的一种优选实施方式，自适应律的高阶自适应微分器的公式为：
21、
22、其中，分别为θm，ωm，d，的观测值，为系统集总干扰d的导数，ψ为自适应律，σ为小于1的正常数。
23、作为本发明的一种优选实施方式，自适应律的公式为：
24、
25、其中，e为自然常数，κ为正常数，θm为电机转子位置。
26、步骤四、将电机实际位置、速度和集总干扰的观测值反馈到自适应二阶滑模控制器中，构造复合自适应二阶滑模控制器；
27、作为本发明的一种优选实施方式，复合自适应二阶滑模控制器为：
28、
29、其中，为电机转子位置跟踪误差的观测值，为电机速度跟踪误差的观测值。
30、作为本发明的一种优选实施方式，基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制系统，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行指令以实现基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法。
31、作为本发明的一种优选实施方式，存储有计算机程序代码的计算机可读介质，其特征在于，计算机程序代码在由处理器执行时实现基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法。
32、本发明的有益效果：
33、1、采用自适应律对二阶滑模控制器增益进行在线调节，削弱了滑模控制中存在的抖振现象，并且提高了系统的位置跟踪精度；
34、2、利用固定时间控制技术对微分器进行设计，可以使微分器具有良好观测精度的同时，保证观测误差的收敛时间与系统初始状态无关；
35、3、利用高阶自适应微分器直接观测系统集总干扰，有效解决时变负载与参数摄动导致系统稳态性能下降的问题。
1.一种基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法，其特征在于，自适应二阶滑模控制器的公式为：
3.根据权利要求2所述的基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法，其特征在于，正光滑函数β2(s,λ1)和β1(λ1)的公式为：
4.根据权利要求3所述的基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法，其特征在于，自适应律λ1和λ2分别为：
5.根据权利要求4所述的基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法，其特征在于，正光滑函数η2(λ1)的公式为：
6.根据权利要求1所述的基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法，其特征在于，自适应律的高阶自适应微分器的公式为：
7.根据权利要求6所述的基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法，其特征在于，自适应律的公式为：
8.根据权利要求1所述的基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法，其特征在于，复合自适应二阶滑模控制器为：
9.基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制系统，其特征在于，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行指令以实现如权利要求1-8任一项所述的基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法。
10.存储有计算机程序代码的计算机可读介质，其特征在于，计算机程序代码在由处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的基于自适应二阶滑模的永磁伺服位置控制方法。