技術(shù)特征：

1.一種基于線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的永磁直線同步電機(jī)滑模控制系統(tǒng)，其特征在于：包括位移誤差模塊、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器、滑模面以及滑?？刂坡赡K，其中：

位移誤差模塊將給定位移p^*與永磁直線同步電機(jī)的實(shí)際位移x₁相減得到位移誤差信號(hào)e₁，并將其發(fā)送到滑模面；

滑模面根據(jù)位移誤差模塊輸出的位移誤差信號(hào)e₁得到滑模函數(shù)值s(e₁)；

擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器根據(jù)滑模控制律模塊的輸出的控制信號(hào)u和永磁直線同步電機(jī)的實(shí)際位移x₁對(duì)干擾進(jìn)行實(shí)時(shí)在線地估計(jì)以得到干擾估計(jì)值z(mì)₃，并將干擾估計(jì)值z(mì)₃發(fā)送到滑?？刂坡赡K；

滑?？刂坡赡K根據(jù)滑模面輸出的滑模函數(shù)值s(e₁)和擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器輸出的干擾估計(jì)值z(mì)₃進(jìn)行運(yùn)算得到控制信號(hào)u，并將其同時(shí)發(fā)送到永磁直線同步電機(jī)和擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器；

受干擾d(t)影響的永磁直線同步電機(jī)在滑?？刂坡赡K輸出信號(hào)u的作用下輸出位移信號(hào)x₁。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的永磁直線同步電機(jī)滑模控制系統(tǒng)，其特征在于：所述永磁直線同步電機(jī)簡(jiǎn)化的積分串聯(lián)型數(shù)學(xué)模型，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{x}}_1=x_2\\ {\stackrel{\·}{x}}_2=f\left(t\right)+bu\\ y=x_1\end{array}\right.$

其中，x₁和x₂分別為永磁直線同步電機(jī)的位移和速度v，b＝K_F/M，K_F為電磁推力系數(shù)，M為載體質(zhì)量，u為控制信號(hào)i_q，i_q為q軸的電流，y為系統(tǒng)輸出，f(t)＝-(F_L+B_vv)/M為未知的集總擾動(dòng)，假設(shè)f(t)可微且導(dǎo)數(shù)有界，即F_L為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，B_v為粘滯摩擦系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的永磁直線同步電機(jī)滑?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于：所述擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}e=z_1-y\\ {\stackrel{\·}{z}}_1=z_2-\frac{{\mathrm{\α}}_1}{\mathrm{\ϵ}}e\\ {\stackrel{\·}{z}}_2=z_3-\frac{{\mathrm{\α}}_2}{{\mathrm{\ϵ}}^2}e+bu\\ {\stackrel{\·}{z}}_3=-\frac{{\mathrm{\α}}_3}{{\mathrm{\ϵ}}^3}e\end{array}\right.$

其中，ε>0，且α₁、α₂和α₃為正實(shí)數(shù)；z為觀測(cè)器的狀態(tài)，且z₁、z₂和z₃分別表示位移、速度和集總擾動(dòng)的估計(jì)值，e為中間變量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的永磁直線同步電機(jī)滑模控制系統(tǒng)，其特征在于：所述滑模面如下式所示：

$s\left(e_1\right)={\mathrm{ce}}_1+{\stackrel{\·}{e}}_1;$

其中，c表示位移誤差系數(shù)，c>0，e₁表示位移誤差，且e₁＝x₁-p^*，p^*為給定位移信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的永磁直線同步電機(jī)滑?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于：所述滑?？刂坡扇缦率剿荆?/p>

$u=\frac{1}{b}\[-ks\left(e_1\right)-z_3+{\stackrel{\·\·}{p}}^{*}-c{\stackrel{\·}{e}}_1\]$

其中，u表示控制信號(hào)，b＝K_F/M，K_F為電磁推力系數(shù)，M為載體質(zhì)量，k為指數(shù)趨近系數(shù)，s(e₁)為滑模面函數(shù)，z₃表示干擾估計(jì)值，表示給定位移信號(hào)的二階導(dǎo)數(shù)，c表示位移誤差系數(shù)，e₁表示位移誤差。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的永磁直線同步電機(jī)滑模控制系統(tǒng)，其特征在于：所述永磁直線同步電機(jī)簡(jiǎn)化的積分串聯(lián)型數(shù)學(xué)模型由以下方法得到：

步驟1.1，永磁直線同步電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型由磁鏈方程、電壓方程、電磁推力方程和運(yùn)動(dòng)方程組成，通過坐標(biāo)變換，得到三相永磁直線同步電機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)正交dq坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型；應(yīng)用矢量控制的思想，使電磁推力正比于交軸電流分量i_q的大?。粚⒅陛S電流分量i_d的給定值設(shè)為零，得到簡(jiǎn)化后的永磁直線同步電機(jī)在dq坐標(biāo)系上的狀態(tài)方程如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_d\frac{{\mathrm{di}}_d}{dt}=u_d-{\mathrm{Ri}}_d+{\mathrm{\ωL}}_q{i}_q\\ L_q\frac{{\mathrm{di}}_q}{dt}=u_q-{\mathrm{Ri}}_q-\mathrm{\ω}(L_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_f)\\ F_e=K_F{i}_q\\ M\frac{dv}{dt}=F_e-F_L-B_{v}v\end{array}\right.$

其中，L_d、L_q、i_d、i_q、u_d和u_q分別為d、q軸的電感、電流和電壓值，R為初級(jí)繞組的電阻值，ω＝πv/τ為轉(zhuǎn)子的角速度，v為速度，τ為磁極的極距，ψ_f為永磁體磁鏈，F(xiàn)_e為電磁推力，M為載體質(zhì)量，B_v為粘滯摩擦系數(shù)，F(xiàn)_L為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，K_F為電磁推力系數(shù)，其表達(dá)式如下式所示：

$K_F=\frac{3\mathrm{\π}}{2\mathrm{\τ}}{n}_p{\mathrm{\ψ}}_f$

其中，n_p為電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；

步驟1.2，對(duì)步驟1.1簡(jiǎn)化后的永磁直線同步電機(jī)在dq坐標(biāo)系上的狀態(tài)方程忽略電流環(huán)的電流特性，便可得到簡(jiǎn)化的永磁直線同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型，如下式所示：

$M\frac{dv}{dt}=K_F{i}_q-F_L-B_{v}v$

將上式寫成積分串聯(lián)型的形式，即得到永磁直線同步電機(jī)簡(jiǎn)化的積分串聯(lián)型數(shù)學(xué)模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的永磁直線同步電機(jī)滑?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于：所述滑模控制律由以下方法得到：

步驟2.1，為消除滑?？刂乒逃械亩墩瘳F(xiàn)象，將控制律中的符號(hào)函數(shù)項(xiàng)用擾動(dòng)估計(jì)值z(mì)₃代替，則相應(yīng)的指數(shù)趨近律變?yōu)橄率剿镜男问剑?/p>

$\stackrel{\·}{S}\left(e_1\right)=-ks\left(e_1\right)-z_3$

其中，k>0；

步驟2.2，聯(lián)立永磁直線同步電機(jī)的積分串聯(lián)型數(shù)學(xué)模型、滑模面公式和步驟2.1得到的指數(shù)趨近律，即可得到基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的滑?？刂坡?。