[发明专利]一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法

权利要求书

1.一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法，其特征在于，包括：

S1.构建全阶位移观测器；所述全阶位移观测器用于观测直线振荡电机动子位移；

S2.模型参考自适应参数辨识方法，将系统等效弹簧弹性系数和等效阻尼系数作为待辨识参数，代入全阶位移观测器构建可调模型，并将电机本体作为参考模型；

S3.根据可调模型和参考模型的误差，构建误差状态方程；

S4.利用波波夫超稳定性理论，得到使误差状态方程收敛的系统稳定运行上限截止频率和可调参数自适应率；所述可调参数自适应率以电流误差表示；

S5.使电机低于上限截止频率运行，将运行过程中测量得到的电机电流和电压信号输入全阶位移观测器，利用全阶位观测器输出的观测位移对电机位移进行闭环控制，将观测器输出的观测谐振频率作为系统运行频率。

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法，其特征在于，可调模型方程为：

其中，p表示微分算子，表示位移观测值、表示速度观测值、表示电流观测值，表示由参数自适应率计算得到的系统等效弹簧弹性系数估算值，表示由参数自适应率计算得到的系统等效阻尼系数估算值，m表示动子活塞质量，L表示电机定子电感，R表示电机定子电阻，k_i表示电机推力系数，u表示输入电压，i表示定子电流，g₁、g₂、g₃表示观测器反馈矩阵系数。

3.根据权利要求1所述的一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法，其特征在于，步骤S3所述根据可调模型和参考模型的误差，构建误差状态方程，具体为：以直线振荡电机状态方程减去可调模型方程，得到误差状态方程。

4.根据权利要求1所述的一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法，其特征在于，以电流误差表示的可调参数自适应率为：

其中，k_I表示积分系数，k_p表示比例系数，e_i表示电流误差，K(0)和C(0)表示待辨识参数的初值。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法，其特征在于，全阶位移观测器为开环结构，其反馈矩阵系数g₁、g₂、g₃均为0。

6.根据权利要求5所述的一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法，其特征在于，系统稳定运行的上限截止频率为：

k为系统等效弹簧弹性系数；c为系统等效阻尼系数。

7.根据权利要求2-4任一项所述的一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法，其特征在于，全阶位移观测器为闭环结构，其反馈矩阵系数为：

其中，n为大于1的比例系数，k为系统等效弹簧弹性系数；c为系统等效阻尼系数。

8.根据权利要求7所述的一种基于自适应全阶位移观测器的直线振荡电机控制方法，其特征在于，采用所述反馈矩阵系数，将全阶位移观测器极点配置为电机自身极点的n倍，使得系统稳定运行上限截止频率为：