[发明专利]一种永磁同步直线电机控制系统及方法

权利要求书

1.一种永磁同步直线电机控制系统，其特征在于，包括实现离散时间滑膜和扰动补偿的控制器(1)、与控制器(1)形成闭环的干扰估计器(2)、获得永磁同步直线电机(4)的位置和速度的传感器(3)，传感器(3)获得的信号与设定的期望信号同属输入到干扰估计器(2)和控制器(1)的输入端，所述控制器(1)的输出端与永磁同步直线电机(4)的受控端连接。

2.如权利要求1所述的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤

S1、建立永磁同步直线电机(4)的数学模型，数学模型为

其中x₁(t)，y(t)是线性位移，x₂(t)是线性速度，y(t)、x₂(t)根据位置和速度传感器(3)获得，为x₁(t)、x₂(t)对应的一阶导数，u(t)是控制器(1)输出的控制信号，R是电机的电阻，m是电机的质量，k_f是力常数，k_e是反电动势力，d表示外界干扰，外界干扰包括摩擦力和波纹力；

令数学模型简化为

S2、定义永磁同步直线电机(4)的线芯位移跟踪误差为e₁(t)＝x_r(t)-x₁(t)，线性速度跟踪误差为其中x_r(t)为线性位移的参考值，为x_r(t)的一阶导数表示线性速度的参考值；建立跟踪误差的动力学方程为

其中是e₁(t)，e₂(t)的一阶导数，是x_r(t)的一阶导数，是x_r(t)的二阶导数；

S3、采用欧拉离散化的方法获得永磁同步直线电机(4)的离散时间模型为

其中e₁(k+1)是e₁(k)的下一时刻，e₂(k+1)是e₂(k)的下一时刻，h是采样周期；

S4、选择离散时间终端滑模为

s(k)＝e₂(k)+c₁sig^α(e₁(k))

其中sig^α(e₁(k))＝sgn(e₁(k))·|e₁(k)|^α，|e₁(k)|是e₁(k)的绝对值，sgn(e₁(k))是e₁(k)的符号函数，c₁、α均为参数，c₁＞0，0＜α＜1；

S5、通过使用等效的控制方法s(k+1)＝0，求解得到实现离散时间终端滑模面S(k)的离散时间终端滑模控制器(1)u(k)的数学模型为

其中干扰估计器(2)的数学模型为

其中为F(k)的估计值，F(k-1)为F(k)的前一时刻，e₂(k-1)为e₂(k)的前一时刻，u(k-1)为u(k)的前一时刻，为的前一时刻，为的前一时刻。