一种多目标约束下平面电机的控制方法及终端设备技术

本发明专利技术公开了一种多目标约束下平面电机的控制方法及终端设备，所述方法包括：根据平面电机的动力学模型建立用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型；根据所述预测模型确定的预测位置建立多目标约束的代价函数，根据所述代价函数计算平面电机的推力指令信号，并将所述推力指令信号作用于平面电机的驱动装置，以控制所述平面电机运动。本发明专利技术根据平面电机的动力学模型建立预测模型，并基于预测模型计算平面电机的推力指令信号，并通过将所述推力指令信号作用到平面电机，以提高平面电机下一时刻位置准确性，从而提供了平面电机的精确性。

A Control Method and Terminal Equipment for Planar Motor with Multi-objective Constraints

【技术实现步骤摘要】
一种多目标约束下平面电机的控制方法及终端设备
本专利技术涉及平面电机
，特别涉及一种多目标约束下平面电机的控制方法及终端设备。
技术介绍
平面电机具有结构简单、安装方便、精度高、速度快、成本低、可靠性高等优点，在集成电路等精密制造领域极具应用前景。目前平面电机的高精度位置控制使其迫切需要解决的问题，特别是多维目标约束下的高精度位置控制是急需解决的关键技术。目前平面电机的位置控制方法主要包括：比例微分积分控制、鲁棒控制、自适应控制、迭代解耦前馈控制、滑模控制、数据驱动控制等，但仍未见平面电机模型预测控制方法的相关报道。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种多目标约束下平面电机的控制方法及终端设备。本专利技术所采用的技术方案如下：一种多目标约束下平面电机的控制方法，其包括：根据平面电机的动力学模型建立用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型；根据所述预测模型确定的预测位置建立多目标约束的代价函数，其中，所述多目标约束包括参考位置与预测位置的误差、水平推力控制量以及预测位置与实际位置的误差；根据所述代价函数计算平面电机的推力指令信号，并将所述推力指令信号作用于平面电机的驱动装置，以控制所述平面电机运动。所述多目标约束下平面电机的控制方法，其中，所述根据平面电机的动力学模型建立用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型具体包括：根据平面电机的动力学模型建立其对应的状态空间模型，其中，所述状态空间模型以水平推力为输入控制量、位置为输出变量；利用欧拉方法将所述状态空间模型离散化，并根据离散化的状态空间模型确定用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型。所述多目标约束下平面电机的控制方法，其中，所述利用欧拉方法将所述状态空间模型离散化，并根据离散化的状态空间模型确定用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型具体包括：利用欧拉方法将所述状态空间模型离散化，以得到离散状态空间模型；根据所述离散状态空间模型确定预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型，其中，所述第一预设数量时刻中第二预设数量时刻内有控制输入。所述多目标约束下平面电机的控制方法，其中，所述状态空间模型为连续时间状态空间模型。所述多目标约束下平面电机的控制方法，其中，所述多目标约束的代价函数的表达式为：J＝||Q1(R(k)-Y(k))||2+||Q2U(k)||2+||Q3(y1L-Y(k))||2其中，R为参考输入，y1为当前时刻的电机位置，L为系数矩阵，Q1为误差的权值矩阵，Q2为输入的权值矩阵，Q3为实际位置偏差的权值矩阵，Y(k)为k时刻预测模型的预测位置，U(k)为k时刻的输入控制量。所述多目标约束下平面电机的控制方法，其中，所述根据所述代价函数计算平面电机的推力指令信号，并将所述推力指令信号作用于平面电机的驱动装置，以控制所述平面电机运动具体包括：根据所述代价函数计算所述平面电机的输入控制量序列；根据所述输入控制量序列确定下一时刻的水平推力，根据所述水平推力确定推力指令信号；将所述推力指令信号作用于平面电机的驱动装置，以控制所述平面电机运动。所述多目标约束下平面电机的控制方法，其中，所述根据所述输入控制量序列确定下一时刻的水平推力，根据所述水平推力确定推力指令信号具体为：选取所述输入控制量序列的第一分量，并将所述第一分量作为下一刻的水平推力，根据所述水平推力确定推力指令信号。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上任一所述的多目标约束下平面电机的控制方法中的步骤。一种终端设备，其包括：处理器、存储器及通信总线；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述通信总线实现处理器和存储器之间的连接通信；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上任一所述的多目标约束下平面电机的控制方法中的步骤。有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供了一种多目标约束下平面电机的控制方法及终端设备，所述方法包括：根据平面电机的动力学模型建立用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型；根据所述预测模型确定的预测位置建立多目标约束的代价函数，根据所述代价函数计算平面电机的推力指令信号，并将所述推力指令信号作用于平面电机的驱动装置，以控制所述平面电机运动。本专利技术根据平面电机的动力学模型建立预测模型，并基于预测模型计算平面电机的水平推力，并通过将所述水平推力作用到平面电机，以提高平面电机下一时刻位置准确性，从而提供了平面电机的精确性。附图说明图1为本专利技术提供的多目标约束下平面电机的控制方法的流程示意图。图2为本专利技术提供的多目标约束下平面电机的控制方法的流程图。图3为本专利技术提供的多目标约束下平面电机的控制方法中步骤S10的流程图。图4为本专利技术提供的多目标约束下平面电机的控制方法中步骤S30的流程图。图5为本专利技术提供的一种终端设备的结构原理图。具体实施方式本专利技术提供一种多目标约束下平面电机的控制方法及终端设备，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。下面结合附图，通过对实施例的描述，对
技术实现思路
作进一步说明。本实施例提供了一种多目标约束下平面电机的控制方法，如图1-2所示，所述方法包括：S10、根据平面电机的动力学模型建立用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型。具体地，所述平面电机可以为平面开关磁阻电机(PSRM)，所述平面开关磁阻电机的动力学模型可以为：其中，ml为l轴运动平台的总质量，Bl为l轴运动平台的阻尼系数，kt＝1000是将米转换为毫米的单位变换系数。进一步，在建立预测模型的过程中，需要根据平面电机的动力学模型建立平面电机的状态空间模型，在根据状态空间模型生成预测模型。相应的，如图3所示，所述根据平面电机的动力学模型建立用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型具体包括：S11、根据平面电机的动力学模型建立其对应的状态空间模型，其中，所述状态空间模型以水平推力为输入控制量、位置为输出变量；S12、利用欧拉方法将所述状态空间模型离散化，并根据离散化的状态空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多目标约束下平面电机的控制方法，其特征在于，其包括：根据平面电机的动力学模型建立用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型；根据所述预测模型确定的预测位置建立多目标约束的代价函数，其中，所述多目标约束包括参考位置与预测位置的误差、水平推力控制量以及预测位置与实际位置的误差；根据所述代价函数计算平面电机的推力指令信号，并将所述推力指令信号作用于平面电机的驱动装置，以控制所述平面电机运动。

【技术特征摘要】
1.一种多目标约束下平面电机的控制方法，其特征在于，其包括：根据平面电机的动力学模型建立用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型；根据所述预测模型确定的预测位置建立多目标约束的代价函数，其中，所述多目标约束包括参考位置与预测位置的误差、水平推力控制量以及预测位置与实际位置的误差；根据所述代价函数计算平面电机的推力指令信号，并将所述推力指令信号作用于平面电机的驱动装置，以控制所述平面电机运动。2.根据权利要求1所述多目标约束下平面电机的控制方法，其特征在于，所述根据平面电机的动力学模型建立用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型具体包括：根据平面电机的动力学模型建立其对应的状态空间模型，其中，所述状态空间模型以水平推力为输入控制量、位置为输出变量；利用欧拉方法将所述状态空间模型离散化，并根据离散化的状态空间模型确定用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型。3.根据权利要求2所述多目标约束下平面电机的控制方法，其特征在于，所述利用欧拉方法将所述状态空间模型离散化，并根据离散化的状态空间模型确定用于预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型具体包括：利用欧拉方法将所述状态空间模型离散化，以得到离散状态空间模型；根据所述离散状态空间模型确定预测第一预设数量时刻的预测位置的预测模型，其中，所述第一预设数量时刻中第二预设数量时刻内有控制输入。4.根据权利要求2所述多目标约束下平面电机的控制方法，其特征在于，所述状态空间模型为连续时间状态空间模型。5.根据权利要求1所述多目标约束下平面电机的控制方法，其特征在于，所述多目标约束的代价函数的表达式为：J＝||Q1(R(k)-Y(k)...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄苏丹，胡智勇，曹广忠，郭晋昌，陈龙，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44