[发明专利]带死区的直流电机系统的自适应全状态约束控制方法

摘要

本发明提供一种带死区的直流电机系统的自适应全状态约束控制方法，涉及直流电机控制技术领域。该方法通过建立带有无振动模式的直流电动机的数学模型，进而建立非线性输入模型，即死区模型，基于径向基函数神经网络设计状态反馈自适应控制器，在运行的直流电机系统中，用正交解码芯片的光学编码器进行角位置测量，接入该状态反馈自适应控制器。本发明采用状态反馈自适应控制器，能基于死区输入，提高了直流电机机组的整体性能及系统的控制精度，消除非对称死区对直流电机的影响，能够很好的提升直流电机组的运行状态，保证功率输出的稳定性。

主权项

一种带死区的直流电机系统的自适应全状态约束控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立带有无振动模式的直流电动机的数学模型，如公式(1)所示；Jα··1(t)+fα·1(t)+Tf+d(t)=Ty=α1(t)---(1)]]>其中，α1(t)是电机的角位置；J是已知的惯性，f和Tf分别是粘性摩擦和非线性摩擦；d(t)是未知干扰，满足||d(t)||≤dM，dM是d(t)上界；T是电机转矩，与非对称死区的控制输入有关；y∈R为输出；步骤2：考虑直流电动机的数学模型中存在非线性输入现象，即存在死区，建立非线性输入模型，即死区模型，如公式(2)所示：T=D(u(t))=m(t)u(t)+b(t)=mr(u(t)-br(t)),u(t)≥br(t)0,-bl(t)<u(t)<br(t)ml(u(t)+bl(t)),u(t)≤-bl(t)---(2)]]>其中，u(t)为非对称死区的控制输入；mr(t)和ml(t)分别表示死区特性曲线的左斜率和右斜率，br(t)和bl(t)表示输入非线性的断点，mr(t)、ml(t)、br(t)和bl(t)都是正实数；步骤3：设计状态反馈自适应控制器，如公式(20)所示，使得直流电机系统实现跟踪误差趋近于零，同时，在该控制器闭环中的所有信号都是有界的；u=-Jmk2e2+Jmη·1+JmW^TS(z)-Jm(qλ2-e12+1-qλ3-e12)λ1e1(λ4-e22)---(20)]]>其中，u＝u(t)，m＝m(t)；k2是设计参数，e1、e2为跟踪误差，e1＝α1‑yd，e2＝α2‑η1；yd(t)为系统输出的参考轨迹，yd(t)对时间的一阶导数及二阶导数是有界的，Y1和Y2是常数，参考轨迹的范围是为yd和是已知的常数；表示神经网络权重W*的估计；S(z)是神经网络基函数；η1为虚拟控制，k1是正的常数；λ1是一个正的常数，和是代表在e1的状态空间中约束的正的常数；λ4是设计参数；q＝q(e1)，为一个符号函数，q(·)：R→{0，1}被描述为步骤4：在运行的直流电机系统中，用正交解码芯片的光学编码器进行角位置测量，接入式(20)所示的状态反馈自适应控制器。