一种滑模观测器优化方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及滑模控制技术领域，特别涉及一种滑模观测器优化方法及系统。
【背景技术】
[0002] 滑模观测器是一种利用滑模控制原理设计的状态观测器，其具有结构简单、鲁棒 性强以及良好动态响应特性等优点。
[0003] 然而，在实际应用的过程中，滑模观测器的切换函数会引起抖振现象，从而增加滑 模观测器的观测误差。
[0004] 综上所述可以看出，如何降低滑模观测器的观测误差，并保证滑模观测器具有足 够的鲁棒性是目前有待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种滑模观测器优化方法及系统，能够降低滑 模观测器的观测误差，同时也可以保证滑模观测器具有足够的鲁棒性。其具体方案如下：
[0006] 一种滑模观测器优化方法，包括：
[0007] 根据电机参数，构造滑模观测器的状态空间；其中，所述滑模观测器的类型为幂次 趋近率型，所述状态空间包括所述滑模观测器的切换函数；
[0008] 以所述切换函数中幂次项的幂次作为变量，构造用于反映所述滑模观测器的鲁棒 性的第一函数，以及构造用于反映所述滑模观测器的观测误差的第二函数；
[0009] 对所述第一函数和所述第二函数进行线性叠加，得到以所述幂次为变量的目标函 数；
[0010] 利用一维优化法，对所述目标函数进行寻优处理，并将相应得到的寻优值确定为 所述幂次的最优值。
[0011] 优选的，所述利用一维优化法，对所述目标函数进行寻优处理的过程，包括：利用 黄金分割法，对所述目标函数进行寻优处理。
[0012] 优选的，所述状态空间为：
[0013]
[0014] 所述状态空间中的增益系数niapk4满足如下条件：
[0015]
[0016] 其中，sign( ·)表不符兮凼数；x!=iab，iab表示a相和b相之间的电流值；X3 = Uab，uab表示a相和b相之间的电流值；x2=ib。，ib。表示b相和c相之间的电流值；x4=eb。，eb。表示b相和c相之间的反向电动势；vuab，uab表示a相和b相之间的电压值；v2 = ub。，ub。表示b相和c相之间的电压值；a-R/Lpa2= -1/LpR表示电枢内阻，Q表示 电枢电感与相间互感之间的差值；e3表示对i3进行求导后得到的值；e4表示对.?4进行求导 后得到的值；s表示与所述滑模观测器对应的切换面函数；α表示所述幂次；其中，所述状 态空间中的式（3)和式（4)构成了所述切换函数。
[0017] 优选的，所述第一函数为：
[0018]
[0019] 其中，α表示所述幂次；Em(a)表示在系统参数匹配误差为m的情况下，反电动势 信号的相对误差的标准差；Ε° (α)表示在系统参数匹配误差为0的情况下，反电动势信号 的相对误差的标准差。
[0020] 优选的，所述第二函数具体为Β(α)，其中，Β(α)表示所述滑模观测器的观测值 与实际值之间的相对误差的标准差。
[0021] 优选的，所述对所述第一函数和所述第二函数进行线性叠加，得到以所述幂次为 变量的目标函数的过程，包括：
[0022] 分别为所述第一函数和所述第二函数赋予相应的权重系数并进行相加处理，得到 所述目标函数；其中，所述目标函数为：
[0023] F(a) = P?A(a)+Q?B(a)
[0024] 其中，P表示所述第一函数A(a)的权重系数；Q表示所述第二函数B(a)的权重 系数。
[0025] 优选的，所述第一函数A( a)的权重系数和所述第二函数B( a)的权重系数的确 定过程，包括：
[0026] 获取用户输入的性能期望信息；所述性能期望信息包括用户对所述滑模观测器的 鲁棒性的期望指数和对所述滑模观测器的观测误差的期望指数；
[0027] 根据所述性能期望信息，从预设的期望性能信息与权重系数之间的对应关系数据 库中，相应地查找出所述第一函数A(a)的权重系数和所述第二函数B(a)的权重系数。
[0028] 优选的，所述滑模观测器优化方法，还包括：
[0029] 在对每一滑模观测器进行完优化处理后，均按照预设的评估策略，对本次优化处 理过程的优化效果进行自动评估，并将得到的评估信息存储至评估信息数据库；
[0030] 按照预设的修正周期，定期利用所述评估信息数据库对所述对应关系数据库中保 存的对应关系进行相应的自动修正。
[0031] 本发明还公开了一种滑模观测器优化系统，包括：
[0032] 状态空间构造模块，用于根据电机参数，构造滑模观测器的状态空间；其中，所述 滑模观测器的类型为幂次趋近率型，所述状态空间包括所述滑模观测器的切换函数；
[0033]函数构造模块，用于以所述切换函数中幂次项的幂次作为变量，构造用于反映所 述滑模观测器的鲁棒性的第一函数，以及构造用于反映所述滑模观测器的观测误差的第二 函数；
[0034] 函数叠加模块，用于对所述第一函数和所述第二函数进行线性叠加，得到以所述 舉次为变量的目标函数；
[0035] 函数寻优模块，用于利用一维优化法，对所述目标函数进行寻优处理，并将相应得 到的寻优值确定为所述幂次的最优值。
[0036] 优选的，所述函数寻优模块，具体用于利用黄金分割法，对所述目标函数进行寻优 处理。
[0037] 本发明中，滑模观测器优化方法包括：根据电机参数，构造滑模观测器的状态空 间；其中，上述滑模观测器的类型为幂次趋近率型，上述状态空间包括上述滑模观测器的切 换函数；以切换函数中幂次项的幂次作为变量，构造用于反映上述滑模观测器的鲁棒性的 第一函数，以及构造用于反映上述滑模观测器的观测误差的第二函数；对第一函数和第二 函数进行线性叠加，得到以幂次为变量的目标函数；利用一维优化法，对目标函数进行寻优 处理，并将相应得到的寻优值确定为幂次的最优值。可见，本发明中，通过以幂次项中的幂 次作为变量，构造了用于反映上述滑模观测器的鲁棒性的第一函数以及用于反映上述滑模 观测器的观测误差的第二函数，然后通过一维优化法，对利用第一函数和第二函数得到的 线性的目标函数进行寻优处理，从而得到相应的寻优值，将该寻优值作为上述幂次的最优 值，由此可降低上述滑模观测器的观测误差，并同时保证滑模观测器具有足够的鲁棒性。
【附图说明】
[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0039] 图1为本发明实施例公开的一种滑模观测器优化方法流程图；
[0040] 图2为本发明实施例公开的一种具体的滑模观测器优化方法流程图；
[0041] 图3为本发明实施例公开的一种滑模观测器优化系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0042] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例