[发明专利]永磁同步直线电机动子质量解耦辨识方法

权利要求书

1.一种永磁同步直线电机动子质量解耦辨识方法，其特征在于：构建线性扩张状态观测器LESO得到扩张状态变量，再进行修正；通过状态拓展的扩展卡尔曼滤波SE-EKF算法，以动子质量和线速度作为状态变量，计算先验估计结果；然后经过协方差矩阵、辨识增益计算，利用增益修正先验估计的结果，最终得到辨识的动子质量值。

2.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子质量解耦辨识方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：以动子位置p为系统的状态变量，考虑摩擦力F_fric的影响，建立永磁同步直线电机动子的运动方程：

式中，M为动子质量，K_f为电磁推力系数，i_q为q轴电流，表贴式永磁同步直线电机中满足电磁推力F_e＝K_fi_q；变量上方的“..”符号表示二次微分；

步骤S2：根据式(1)定义需要扩张观测的状态f_se：

式中，为动子质量辨识算法设置的初值；

步骤S3：将扩张状态项f_se作为除了动子位移p和线速度v之外的第三个扩张状态，构建系统的线性扩张状态观测器：

式中，分别为动子位移、动子线速度、扩张状态三者的观测值；β₁、β₂、β₃为对应的观测增益，变量上方的“.”符号表示一次微分；

步骤S4：对扩张观测项进行修正得到新的状态项：

式中，为动子质量辨识算法输出的结果；结合式(2)，式(4)进一步近似推导为：

步骤S5：根据公式(2)，以动子质量M和线速度v作为状态变量，构建离散先验估计方程：

式中，T_s为算法离散周期；第k时刻变量用“k”标注；定义先验状态变量矩阵

步骤S6：计算协方差矩阵：

P_k/k-1(k)＝D(k-1)P_k(k-1)D^T(k-1)+Q (7)

式中，P_k/k-1为先验估计协方差矩阵；P_k为后验修正协方差矩阵；Q为模型噪声协方差矩阵，D为状态方程偏导矩阵；

步骤S7：辨识增益计算：

G(k)＝P_k/k-1(k)H^T[HP_k/k-1(k)H^T+R]^-1 (8)

式中，G为辨识增益矩阵；H＝[01]为状态变量偏导矩阵；R为测量噪声协方差矩阵；

步骤S8：利用辨识增益G校正式(6)的和式(7)的P_k/k-1：

步骤S9：读取后验修正的状态变量矩阵得到解耦的动子质量辨识结果：

3.根据权利要求1或2所述的永磁同步直线电机动子质量解耦辨识方法，其特征在于：电流环采用PI控制算法，位置环根据动子质量辨识算法特性进行设计，其中的反馈信号为LESO的各阶观测状态变量；所述动子质量辨识算法的输入信号为q轴电流i_q、q轴给定电流动子位移p、动子给定位移p^*以及动子线速度v；其中q轴电流通过电流传感器采集得到的三相电流变换而来，动子位移通过高精度的光栅尺测量得到。