[发明专利]一种波浪直线作动器的控制系统及其设计方法

权利要求书

1.一种波浪直线作动器的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括线性自适应干扰抑制控制器、状态扩展观测器、q轴BP-SSO-PID调节器、d轴BP-SSO-PID调节器、反park变换模块、PT-PWM脉冲宽度调制模块、三相逆变器、波浪直线作动器、Clark变换模块、park变换模块、电流传感器以及转速与位置传感器；

所述状态扩展观测器的输入u和y分别为q轴期望电流和波浪直线作动器的实际速度ω，状态扩展观测器的输出分别为ω的估计值z₁、扰动估计值z₂；

所述线性自适应干扰抑制控制器的输入端分别与波浪直线作动器和状态扩展观测器耦合连接，输出端通过第一差值计算单元与q轴BP-SSO-PID调节器的输入端耦合连接；所述d轴BP-SSO-PID调节器的输入端与第二差值计算单元耦合连接；所述电流互感器输出的ab两相电流依次经过Clark变换模块和park变换模块后获得d轴和q轴电流i_d和i_q，分别连接至第一差值计算单元和第二差值计算单元与线性自适应干扰抑制控制器的输出和d轴期望电流求取对应的差值信号；

其中，所述线性自适应干扰抑制控制器的输入包括波浪直线作动器的期望速度ω_ref、状态扩展观测器的输出z₁和z₂，线性自适应干扰抑制控制器的输出和park模块输出的q轴电流i_q的差值与q轴BP-SSO-PID调节器的输入相连接，d轴期望电流和park模块输出的d轴电流i_d的差值与d轴BP-SSO-PID调节器的输入相连接；

所述d轴BP-SSO-PID调节器和q轴BP-SSO-PID调节器的输出分别为u_d和u_q,经反park变换模块得到u_α和u_β，再经过PT-PWM脉冲宽度调制模块和三相逆变器将实际输出的电压经电流传感器传输给波浪直线作动器；所述PT-PWM脉冲宽度调制模块用于采用伪随机三角脉冲宽度调制技术，调制出用于控制三相逆变器生成实际需要的电压来驱动波浪直线作动器运动的脉冲波形；

所述转速与位置用于采集波浪直线作动器当前的速度和电角度，并将波浪直线作动器当前电角度分别传输至park变换模块和反park变换模块，分别实现波浪直线作动器矢量控制系统两相静止坐标系到两相旋转坐标系和两相旋转坐标系到两相静止坐标系的转换。

2.根据权利要求1所述的波浪直线作动器的控制系统，其特征在于，所述状态扩展观测器采用ESO型观测器。

3.根据权利要求1所述的波浪直线作动器的控制系统，其特征在于，所述线性自适应干扰抑制控制器通过极点配置确定控制器增益值，求取波浪直线作动器的q轴期望电流

4.根据权利要求1所述的波浪直线作动器的控制系统，其特征在于，所述q轴BP-SSO-PID调节器和d轴BP-SSO-PID调节器均包括PID调节器和BP神经网络模块；

所述BP神经网络模块包括输入层、隐含层和输出层，输入层具有三个神经元，分别是系统输入r_in，系统输出y_out和系统输入与输出之差e，隐含层有四个神经元，输出层有三个神经元，分别是控制器增益K_p、K_i和K_d；所述BP神经网络模块采用群居蜘蛛优化算法调整权重以优化控制器增益K_p、K_i和K_d，将优化得到的K_p、K_i和K_d，以及电流期望值与实际值的差值输入到对应的PID调节器，获得输出u_d和u_q。