[发明专利]一种磁通切换永磁直线电机干扰观测前馈补偿控制方法

权利要求书

1.一种磁通切换永磁直线电机干扰观测前馈补偿控制方法，其特征步骤在于：

第一步：建立磁通切换永磁直线电机的简化动力学方程，并给出定位力以及其它干扰包括参数不确定性的方程；

第二步：根据磁通切换永磁直线电机的动力学方程基于扩展卡尔曼滤波设计定位力以及干扰观测器，并观测出定位力以及干扰，计算出补偿电流；

第三步：将计算出的补偿电流送入电流环，进行磁通切换永磁直线电机矢量控制；

所述的步骤第一步中磁通切换永磁直线电机的简化动力学方程，具体如下：

所述的磁通切换永磁直线电机的简化标称动力学方程为：

式中：v为动子直线速度，M_o为电机动子标称质量，k_fo为电机标称推力系数，F_co为电机标称库伦摩擦力，D_o为电机标称粘滞摩擦系数，i_q为电机的q轴电流，F_cog为电机的定位力，F_ext为电机的其它干扰力；

将式(1)写为固定参数模型形式为：

式中：M为电机实测动子质量，ΔM＝M_o-M，k_f为电机推力系数，Δk_f＝k_fo-k_f，F_c为电机实测库伦摩擦力，D为电机实测摩擦系数，ε为不确定因素包含电机动子质量、推力波动系数、库伦摩擦力、粘滞摩擦系数以及其他模型不确定因素；

步骤第二步中所述基于扩展卡尔曼滤波设计定位力以及干扰观测器包括如下步骤：

步骤201：选取电机的速度、位移和定位力作为观测状态矢量；在一个控制周期T_s内，可以把定位力的变化量看为0，

令则有：

其中，u＝[k_fi_q-Mg-F_c]，Y＝[x]；

步骤202：将式(4)离散化得到：

其中，V(k)是系统噪声，W(k)是测量噪声，且V(k)和W(k)都是白零噪声，也即是：E{V(k)}＝0，E{W(k)}＝0，E{V(k)V(k)^T}＝Q，E{W(k)W(k)^T}＝R；

步骤203：状态预测与状态校正阶段：

对状态矢量进行预测：

求k+1时刻输出：

计算协方差矩阵：

其中：F(k)＝diag(1 1 1)+TA；

计算增益矩阵：

对k+1状态矢量进行校正：

计算下一步的协方差矩阵：

步骤三中所述磁通切换永磁直线电机矢量控制的补偿电流是在步骤二的基础上确定的，消除了推力系数本身的影响，且速度反馈是卡尔曼观测器的观测速度，角度反馈是卡尔曼观测器的观测角度。