专利名称：永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法与控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁同步直线电机的智能控制技术领域，具体为一种针对永磁同步直线电机往复运动中出现的周期性干扰，通过对历史数据迭代学习的一种永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法与控制系统。
背景技术：
永磁同步直线电机(PermanentMagnet Linear Synchronous Motor, PMLSM)米用直接驱动，简化了齿轮、滚珠与螺杆等设备，所以其反应速度更快，灵敏度更高，随动性更好，可实现超高速运动。并在定位精度、效率等方面也比其它电机具有更多的优势。由于采
用直接驱动，系统参数摄动、负载扰动以及外部非线性扰动等不确定因素将直接影响直线电机的静、动态特性，增加了控制的难度，特别是在高速运动的控制过程中，要保证高精度跟踪，更加不易。迭代学习控制是智能控制的一个分支，它适用于具有重复运动性质的被控对象，其控制能够充分借助历史控制信息，构成当前控制输入且不依赖被控系统的准确模型，只根据系统的历史实际输出信号和期望输出信号的偏差，求取理想的控制信号，使得被控系统的实际输出轨迹在有限的时间区间上沿着期望输出的整个轨迹，实现零偏差的完全跟
I 示。永磁同步直线电机的迭代学习控制从迭代轴和时间轴两个方向同时进行，两轴之间互相影响，其中迭代轴上的过去时刻的电压控制量值影响着时间轴上的当前电压控制量。在永磁同步直线电机的一个控制周期内，根据迭代轴的前一次迭代，即k次迭代，计算当前次迭代的控制量，即k+1次迭代的控制电压，该控制电压是在一个周期内的系列
(一组)值。传统的比例P型迭代算法在时间轴上仅表现为对偏差信息的比例控制，提供的信息相对较少。比例微分ro型迭代算法针对P型迭代算法信息量少，在时间轴上引入了动子目标位移与动子实际位移偏差的导数信息，但在迭代轴上未作改变，这样做只能在一定程度上加快系统的跟踪速度，如果要实现系统的高速跟踪，必须在迭代轴上也做出相应的改进。现有的迭代学习算法，在实际系统面临新的环境和控制任务时，系统必须重新进行学习。这主要体现在对一个新的控制对象初始控制时，初始控制值的选取不含有任何控制经验，故在初始控制阶段跟踪偏差有大幅的摆动，需要耗费相当一段时间，才能有效实现对永磁同步直线电机的跟踪控制。
发明内容
本发明的目的是提出一种永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法，对永磁同步直线电机采用时间轴与迭代轴叠加的迭代控制律算法求得电机的控制电压，在时间轴上引入一个初始控制量，并设计了一个自适应因子，初始控制量能有效地抑制迭代开始过程中动子跟踪偏差大幅摆动，实现永磁同步直线电机动子的快速跟踪控制。本发明的另一目的是提出实现上述永磁同步直线改进的迭代学习控制方法的永磁同步直线电机迭代学习控制系统。考虑到干扰的存在，永磁同步直线电机的电压模型，即直线电机的输入电压及动力学方程表示如下
权利要求
1.永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法，所述永磁同步直线电机的输入电压及动力学方程为
2.根据权利要求I所述的永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法，其特征在于 所述初始控制量Uci由下式求得
3.根据权利要求I或2所述的永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法，其特征在于 所述迭代学习律参数r=0 0. 5，O=O 0. 003。
4.根据权利要求2所述的永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法，其特征在于 所述比例系数Kp=O. I I，微分系数Kd=O. 001 0. 003。
5.根据权利要求2所述的永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法，其特征在于 所述控制电压还增加前馈控制量，即电机控制电压为
6.根据权利要求2所述的永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法设计的永磁同步直线电机改进的迭代学习控制系统，其特征在于 包括与永磁同步直线电机相连接的嵌入式控制器、功率驱动模块、动子位移传感器，所述嵌入式控制器包括中央处理单元、程序存储模块、数据存储模块、脉宽调制模块和数据输入输出模块；在程序存储模块中存储有比例微分计算器、计算自适应因子a = e々M ,Em =孑H’初始修正值=，控制电压 i+i(0 = (I-a)2<e(0+a%|7) + ret(/) + (Ddt(/)的程序；所述数据存储模块存储永磁同步直线电机的基本参数、动子位移传感器所测得的动子实际位移、中心处理单元计算所得的动子目标位移、动子实际位移和目标位移的偏差ek+1(t)及迭代轴上的历史数据ek(t);每完成一次迭代，中央处理单元将迭代控制中一系列的控制量，按照时间次序存入数据存储器中，在下一次迭代时，中央处理单元从数据存储器中将对应的相关值取出进行计算；中心处理单元连接程序存储模块和数据存储模块，中心处理单元经数据输入输出模块连接脉宽调制模块，脉宽调制模块连接到功率驱动模块，功率驱动模块连接永磁同步直线电机定子向其提供控制电压；动子位移传感器的输出数字信号经数据输入输出模块接入中心处理器，动子位移传感器安装于永磁同步直线电机。
7.根据权利要求3所述的永磁同步直线电机迭代学习控制系统，其特征在于 所述动子位移传感器为光栅位移传感器，光栅位移传感器的两部分分别安装于永磁同步直线电机动子和定子上。
8.根据权利要求3所述的永磁同步直线电机迭代学习控制系统，其特征在于 所述嵌入式控制器为32位嵌入式控制芯片。
9.根据权利要求3所述的永磁同步直线电机迭代学习控制系统，其特征在于所述嵌入式控制器还接有显示器。
10.根据权利要求3所述的永磁同步直线电机迭代学习控制系统，其特征在于 所述程序存储模块中还存储有前馈控制量
全文摘要
本发明为永磁同步直线电机改进的迭代学习控制方法与控制系统，本控制方法采用时间轴与迭代轴的叠加的迭代控制律算法求得永磁同步直线电机定子的控制电压；在迭代控制律算法的时间轴上引入一个初始控制量u0，并设计了自适应因子α；迭代学习律的永磁同步直线电机k+1迭代的控制电压控制电压还增加前馈控制量。本控制系统含嵌入式控制器、与PMLSM定子相连的功率驱动模块、安装于PMLSM的动子位移传感器。本发明避免了初期迭代轨迹的摆动震荡，加快迭代收敛速度；提高了控制精度达0.55%。
文档编号H02P25/06GK102710212SQ20121019052
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者党选举, 刘振丙, 姜辉, 朱骁, 杨青, 龙超 申请人:桂林电子科技大学