[发明专利]PMLSM伺服控制系统位置与速度估计方法及装置

权利要求书

1.一种PMLSM伺服控制系统位置与速度估计方法，其特征在于，包括：

在所述PMLSM伺服控制系统的状态变量中加入绕组电阻因子；

将PMLSM伺服控制系统的状态方程进行离散线性化得到的离散线性化模型；

根据所述离散线性化模型进行扩展卡尔曼滤波法估计位置与速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述PMLSM伺服控制系统的状态变量中加入绕组电阻因子的步骤，包括：

在系统状态向量中添加电阻分量x＝[i_α i_β v x R]^T；

获得PMLSM伺服控制系统的状态空间模型为：

其中，ω(t)和σ(t)分别为计入的过程噪声和测量噪声，非线性矩阵为：

系统的输入矩阵B为：

系统的输出矩阵H为：

i_α和i_β为α-β坐标系下的相电流；u_α和u_β为α-β坐标系下的相电压；R为直线电机绕组电阻；L为直线电机相电感；v为电机动子速度；x为电机动子直线位移；τ为磁极间距；k_e为反电势常数；M为动子质量；k_f为推力常数；B为阻尼系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将PMLSM伺服控制系统的状态方程进行离散线性化得到的离散线性化模型的步骤，包括：

定义系统的雅克比矩阵如下：

根据所述雅克比矩阵和一阶欧拉积分对所述状态空间模型进行离散化处理得到离散线性化模型：

其中，Φ(k)≈I+F(x(k))·T_s，G＝B·T_s，F为系统的雅克比矩阵，I为单位矩阵，T_s为采样周期，ω(k)为过程噪声，σ(k)为测量噪声。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述离散线性化模型进行扩展卡尔曼滤波法估计位置与速度的步骤，包括：

设置初始系统状态向量以及方差矩阵；

利用上一个时刻(k-1)的最优估计值以及误差协方差矩阵P_k-1|k-1，计算k时刻系统状态向量的预测值与误差协方差矩阵的预测值P_k|k-1：

更新卡尔曼增益矩阵：

K_k＝P_k|k-1H^T[HP_k|k-1H^T+R]^-1

结合k时刻输出向量的测量值y_k，对系统的状态向量进行测量更新，得到最优估计

计算k时刻最优估计对应的误差协方差矩阵P_k|k：

P_k|k＝[I-K_kH]P_k|k-1；

对k+1时刻的系统状态向量进行最优估计。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

估计所述PMLSM伺服控制系统的初始位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述估计所述PMLSM伺服控制系统的初始位置的步骤，包括：

向PMLSM电机分别施加多个相同幅值不同相位的电压脉冲信号，并检测电机三相绕组的电流；

根据所述电流进行矢量变换得到直轴电流；

根据所述直轴电流的最大值对应的电压脉冲信号的方向角度确定动子的初始位置。