[发明专利]一种永磁直线同步电机滑模控制系统

权利要求书

1.一种永磁直线同步电机滑模控制系统，其特征在于：包括位移误差模块、扩张状态观测器、滑模面以及滑模控制律模块，其中：

位移误差模块将给定位移p^*与永磁直线同步电机的实际位移x₁相减得到位移误差信号e₁，并将其发送到滑模面；

所述永磁直线同步电机简化的积分串联型数学模型，如下式所示：

其中，x₁和x₂分别为永磁直线同步电机的位移和速度v，b＝K_F/M，K_F为电磁推力系数，M为载体质量，u为控制信号i_q，i_q为q轴的电流，y为系统输出，f(t)＝-(F_L+B_vv)/M为未知的集总扰动，假设f(t)可微且导数有界，即F_L为负载转矩，B_v为粘滞摩擦系数；

滑模面根据位移误差模块输出的位移误差信号e₁得到滑模函数值s(e₁)；

所述滑模面如下式所示：

其中，c表示位移误差系数，c>0，e₁表示位移误差，且e₁＝x₁-p^*，p^*为给定位移信号；

扩张状态观测器根据滑模控制律模块的输出的控制信号u和永磁直线同步电机的实际位移x₁对干扰进行实时在线地估计以得到干扰估计值z₃，并将干扰估计值z₃发送到滑模控制律模块；

所述扩张状态观测器如下式所示：

其中，ε>0，且α₁、α₂和α₃为正实数；z为观测器的状态，且z₁、z₂和z₃分别表示位移、速度和集总扰动的估计值，e为中间变量；

滑模控制律模块根据滑模面输出的滑模函数值s(e₁)和扩张状态观测器输出的干扰估计值z₃进行运算得到控制信号u，并将其同时发送到永磁直线同步电机和扩张状态观测器；

所述滑模控制律如下式所示：

其中，u表示控制信号，k为指数趋近系数，s(e₁)为滑模面函数，z₃表示干扰估计值，表示给定位移信号的二阶导数，c表示位移误差系数，e₁表示位移误差；

受干扰d(t)影响的永磁直线同步电机在滑模控制律模块输出信号u的作用下输出位移信号x₁。