[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

说明书

本发明公开了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，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，对其用状态空间进行描述；步骤2：基于描述后的状态方程，定义电流的跟踪误差和引入状态误差矢量，结合给出的状态空间方程写出龙贝格观测器的数学模型；步骤3：结合上述数学模型，在观测器的反馈增益矩阵K中的参数Ksubgt;1/subgt;、Ksubgt;2/subgt;引入优化算法，将参数简化为由节点构成的优化图，求出更新转移概率律和信息素更新律，判断其是否达到最大迭代次数，从而得到在外界工况变化的情况下的最优参数Ksubgt;1/subgt;、Ksubgt;2/subgt;。本发明提高了系统的稳定性，减小了系统的成本，具有较高的性能和精度。

技术领域

本发明属于永磁同步直线电机无速度传感器控制技术领域，具体涉及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。

背景技术

随着高速切削、超精密加工等先进制造技术的发展，企业对传动机构、执行元件性能指标提出更高的要求，尤其是高精度机床、工业机器人、轨道交通等产业对于直线型驱动控制技术的需求越来越高。近年来，获取直线电机转速和位置信息以形成闭环反馈，提高控制系统的精度和稳定性已成为直线电机控制系统系统性能的关键。

永磁同步直线电机矢量控制方法需要获取电机转速和转子位置较为精确的信息,但是传统的光电编码器、旋转变压器等机械式位置传感器不便于安装和维护，会增加系统机械结构复杂度，且在一些高温、多沙尘等恶劣工作环境中，位置传感器可能因为环境而损坏，降低系统的可靠性,同时安装硬件传感器需要增加系统占用的空间，大大增加了整个控制系统的成本。为了克服上述缺点，通过对电气参数的测量解析出转速和位置信息，从而摆脱机械式传感器的控制，即“无位置传感器控制技术”。龙贝格观测器根据误差反馈对估算的状态变量进行修正，达到误差收敛，进而估算电机转速和转子位置。具有动态响应速度快，估算精度高、维护成本低等优点。但是由于直线电机的特殊结构，在运行过程中直线电机会产生动态边端效应，电机的参数在不同的运行工况发生显著变化，增加直线电机速度估计的难度，龙贝格观测器中的反馈增益矩阵固定，直接影响控制效果，无法准确的辨识所需的物理量，造成系统控制精度下降，且在外界工况发生变化时，龙伯格观测器反馈增益参数整定需要一定的工作量。

发明内容

本发明的目的是提供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，解决了现有技术的系统控制精度不高，且在外界工况发生变化时，龙伯格观测器反馈增益参数整定需要的工作量较多的问题。

本发明所采用的技术方案是，

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，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。

本发明的特点还在于，

步骤1中，永磁同步直线电机状态方程如下公式(1)：