[发明专利]一种超声电机无模型转速控制的二次规划寻优方法

权利要求书

1.一种超声电机无模型转速控制的二次规划寻优方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、初始化伺服系统，包括状态估计步长因子η、状态估计权重因子μ和伺服系统局部特征参数φ(k)；

S2、预测伺服系统实时运行状态，并对预测的伺服系统实时运行状态纠偏；

S3、根据二次规划问题表达式，构造输入估计值的二次规划寻优问题；

S4、二次规划寻优初始化：定义x＝u(k)数值粒子移动方向为d、移动步长为α，规定粒子每次迭代按照线性规则移动，即x_i为第i次迭代粒子的位置，x_i+1为第i+1次迭代粒子的位置，α_i为第i次迭代粒子的移动步长，d_i为第i次迭代粒子的移动方向；选择输入估计值的上限或下限为初始工作集W₀，并在工作集限制的可行域内选择任意一点作为寻优的起点x₀，设计初始移动步长为α₀＝1；

S5、判别参数计算：计算当前工作集W_i约束下粒子移动方向的极小点d_i和对应的拉格朗日乘子λ_i；

S6、判别粒子移动方向性质：若d_i＝0，粒子无需移动，顺序执行步骤S7，否则直接执行步骤S8；

S7、判别拉格朗日乘子性质：若λ_i0，则此时的自变量x_i取值为误差允许范围内的全局最优解u(k)＝x^*，本轮寻优结束，直接执行步骤S11；若λ_i≤0，剔除当前工作集W_i中使得λ_i≤0的无效不等式约束条件t，更新工作集W_i+1＝W_i\{t}，并直接执行步骤S10；

S8、判别粒子移动有效性：若粒子按照规则移动后仍在当前工作集W_i内，即x_i+d_i∈W_i，则更新粒子位置x_i+1＝x_i+d_i，并直接执行步骤S10；否则，顺序执行步骤S9；

S9、修正粒子移动规则：缩短粒子移动步长α_i，计算可行域内的最小移动步长更新粒子位置为可行域内允许的最大步长，将修正前粒子违背的不等式约束条件纳入下一轮迭代的工作集，更新W_i+1＝W_i∪{j^*}，其中j^*是使得取得最小值的不等式约束条件，是工作集W_i的约束条件构成的矩阵等式，为第i次迭代粒子的移动步长的转置，b_i为矩阵等式的常参数；

S10、迭代终止判别：依据控制效果要求，限定寻优迭代次数为m；在允许的迭代次数内，重复步骤S5至步骤S7，直到超过规定迭代次数，并将最后一次迭代的计算结果规定为本轮寻优的近似最优解u(k)＝x_m，x_m是截止到最大迭代次数时的粒子x取值。

S11、控制状态监测：依据控制要求，选择稳定时间、平均稳态误差、超调量、上升时间、单位控制时间中的全部或部分控制指标实时监测伺服系统运行状态；若控制效果不达标，执行步骤S12，否则，进入下一个(k+1)伺服系统时刻，返回步骤S2，直到接收到控制结束指令；

S12、控制参数修正：依据各个控制参数对于电机转速控制效果的影响规律，在各控制参数定义允许范围内，调节控制参数取值；随后系统进入下一个(k+1)伺服系统时刻，返回步骤S2，直到接收到控制结束指令。

2.根据权利要求1所述的一种超声电机无模型转速控制的二次规划寻优方法，其特征在于，步骤S1中初始化后的状态估计步长因子η、状态估计权重因子μ为不大于1的随机数，初始化后的伺服系统局部特征参数φ(1)为非正随机数。