[发明专利]一种基于蚁群龙贝格观测器的永磁同步直线电机控制方法

权利要求书

1.一种基于蚁群龙贝格观测器的永磁同步直线电机控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：在α-β坐标系下，得到永磁同步直线电机状态方程，然后对其用状态空间进行描述，得到描述后的永磁同步直线电机状态方程；

步骤1中，永磁同步直线电机状态方程如下公式(1):

其中，u_α、u_β、i_α、i_β分别是在α-β坐标系下的定子电压、电流；v_e为永磁同步直线电机的线速度，p为微分算子；为永磁体磁链值；

在步骤1中，将所述永磁同步直线电机状态方程用如下公式(2)的状态空间进行描述：

y＝Cx     (2)，

其中，x＝[i_α、i_β]^T为状态变量，u＝[u_α u_β]^T为输入变量，y＝[i_α i_β]^T为输出变量，为状态空间系数矩阵，C＝diag[11]^T为输出矢量矩阵；

步骤2：基于描述后的永磁同步直线电机状态方程，定义电流的跟踪误差和引入状态误差矢量，结合给出的永磁同步直线电机状态空间方程写出龙贝格观测器的数学模型：

步骤3：基于永磁同步直线电机观测器的数学模型，在观测器的反馈增益矩阵K中的参数K₁、K₂引入优化算法，将待优化的参数简化为由节点构成的优化图，对优化图中的更新转移概率律和信息素更新律进行蚂蚁构造，并对其求解，判断其是否达到最大迭代次数，达到最大迭代次数，得到在外界工况变化的情况下的最优参数K₁、K₂，然后通过蚁群算法得到参数优化的龙贝格观测器。

2.如权利要求1所述的一种基于蚁群龙贝格观测器的永磁同步直线电机控制方法，其特征在于，在步骤3中，所述永磁同步直线电机观测器中引入优化算法，得到优化参数K₁、K₂，将其带入永磁同步直线电机观测器中，具体包括如下步骤：

根据蚁群算法的规划可将其等效为城市最优路线的规划，在t时刻蚂蚁k的两个目标点i、j的概率表达式由式(8)所示：

t为时刻，k为蚂蚁，k已经访问过的目标点代码将被记录在禁忌表tabu_k中，allowed_k为k下一次转移时允许到达目标点的集合，τ_ij(t)为信息素浓度，η_ij(t)为启发式信息。

3.如权利要求2所述的一种基于蚁群龙贝格观测器的永磁同步直线电机控制方法，其特征在于，步骤3中，信息素浓度更新步骤如下公式(9)所示，在经过n个时刻，蚂蚁k可以遍历所有的目标点，即完成一次循环，此时需要对路径上的信息素浓度进行更新，更新表达式如下所示：

其中，为蚂蚁k在本次循环目标点i、到目标点j之间留下的信息素含量，ρ为信息素挥发因子；

计算方式由计算模型确定，用的AntCycleSystem模型中其表达式为：

其中，Q为正值常量；L_k为蚂蚁k在一次循环中所走的路径总长度；

对于局部的信息素进行更新，从目标点i移动到目标点j后，减少该路径上一定量的信息素，局部信息素的更新表达式如下公式(11)所示：

τ_ij(t+1)＝(1-ξ)τ_ij(t)+ξτ₀  (11)，

其中，τ₀为初始化时路径上的信息素浓度；ξ为信息素减少数量相关的实数，0＜ξ＜1。

4.如权利要求3所述的一种基于蚁群龙贝格观测器的永磁同步直线电机控制方法，其特征在于，步骤3中，观测器参数寻优步骤如下所示，设置迭代步数或者搜索次数nc＝0；每条边上的初始信息素τ_ij(0)为常数C，并且Δτ_ij＝0；随机放置m只蚂蚁到n个目标点，将所有的蚂蚁的初始位置置于当前解集tabu_k中作为其第一个元素；对每只蚂蚁k，按照概率确定其下一个访问的目标点；将目标点置于tabu_k中，经过n个时刻，蚂蚁k遍历完所有的目标点后，即实现一次循环，对每个蚂蚁走的所走的路径进行计算，比较得到最短路径，并根据式(9)对信息素含量进行更新，对每条边Δτ_ij＝0，是否达到最大迭代次数，达到后终止搜索，找出最短路径，寻优出最佳参数，如果没有达到最大迭代次数，再对其进行搜索。