本發(fā)明涉及電機控制，尤其涉及一種平面電機的位置控制方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、平面電機是一種可以直接將電磁能轉(zhuǎn)換為平面運動的電機，由于具有高精度定位能力，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域。模型預(yù)測控制方法具有處理系統(tǒng)非線性、多輸入多輸出、約束問題的能力，若將模型預(yù)測控制方法應(yīng)用于平面電機位置控制中，有望進一步提高平面電機位置控制精度。

2、帶有硬約束優(yōu)化問題的快速求解是模型預(yù)測控制方法的研究熱點和難點，目前常用的模型預(yù)測控制中硬約束優(yōu)化問題的求解方法存在約束能力弱、求解時間長、算法復(fù)雜度高等缺點，因此將模型預(yù)測控制方法應(yīng)用于平面電機位置系統(tǒng)中，存在不能嚴(yán)格約束控制輸入、算法復(fù)雜、實時性差和控制效果不佳等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種平面電機的位置控制方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，將對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于平面電機位置控制中，利用創(chuàng)建的對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成電機位置系統(tǒng)實時運行過程中帶硬約束優(yōu)化問題的快速求解，在求解過程中同時考慮電機位置誤差和速度誤差，使平面電機按照參考位置信息對應(yīng)的速度跟蹤參考位置，能夠在確保平面電機安全運行的前提下實現(xiàn)對平面電機位置的高精度和高效控制。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種平面電機的位置控制方法，所述方法包括：

3、根據(jù)目標(biāo)平面電機的離散狀態(tài)空間模型和當(dāng)前時刻位置信息確定所述目標(biāo)平面電機的位置預(yù)測模型，根據(jù)所述位置預(yù)測模型和預(yù)設(shè)離散采樣時間確定速度預(yù)測模型；其中，所述狀態(tài)空間模型用于描述電機的位置與控制推力之間的關(guān)系，所述控制推力用于控制電機運動；

4、根據(jù)所述目標(biāo)平面電機的參考位置信息、所述位置預(yù)測模型和所述速度預(yù)測模型確定所述目標(biāo)平面電機的位置控制優(yōu)化模型；其中，所述位置控制優(yōu)化模型中包括目標(biāo)代價函數(shù)和控制推力約束條件，所述目標(biāo)代價函數(shù)基于所述目標(biāo)平面電機的控制推力、位置誤差和速度誤差進行建立，所述控制推力約束條件基于所述目標(biāo)平面電機的電流工作特性確定；

5、將所述位置控制優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃模型，根據(jù)所述二次規(guī)劃模型的對偶模型確定對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出方程和狀態(tài)方程；其中，所述狀態(tài)方程用于描述所述對偶模型中相鄰時刻的優(yōu)化變量之間的關(guān)系，所述輸出方程用于描述所述控制推力與優(yōu)化變量之間的關(guān)系；

6、基于所述對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出方程和狀態(tài)方程對所述位置控制優(yōu)化模型進行求解得到目標(biāo)控制推力，根據(jù)所述目標(biāo)控制推力對所述目標(biāo)平面電機進行位置控制。

7、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種平面電機的位置控制裝置，所述裝置包括：

8、預(yù)測模型確定模塊，用于根據(jù)目標(biāo)平面電機的離散狀態(tài)空間模型和當(dāng)前時刻位置信息確定所述目標(biāo)平面電機的位置預(yù)測模型，根據(jù)所述位置預(yù)測模型和預(yù)設(shè)離散采樣時間確定速度預(yù)測模型；其中，所述狀態(tài)空間模型用于描述電機的位置與控制推力之間的關(guān)系，所述控制推力用于控制電機運動；

9、位置控制優(yōu)化模型確定模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)平面電機的參考位置信息、所述位置預(yù)測模型和所述速度預(yù)測模型確定所述目標(biāo)平面電機的位置控制優(yōu)化模型；其中，所述位置控制優(yōu)化模型中包括目標(biāo)代價函數(shù)和控制推力約束條件，所述目標(biāo)代價函數(shù)基于所述目標(biāo)平面電機的控制推力、位置誤差和速度誤差進行建立，所述控制推力約束條件基于所述目標(biāo)平面電機的電流工作特性確定；

10、對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定模塊，用于將所述位置控制優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃模型，根據(jù)所述二次規(guī)劃模型的對偶模型確定對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出方程和狀態(tài)方程；其中，所述狀態(tài)方程用于描述所述對偶模型中相鄰時刻的優(yōu)化變量之間的關(guān)系，所述輸出方程用于描述所述控制推力與優(yōu)化變量之間的關(guān)系；

11、電機位置控制模塊，用于基于所述對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出方程和狀態(tài)方程對所述位置控制優(yōu)化模型進行求解得到目標(biāo)控制推力，根據(jù)所述目標(biāo)控制推力對所述目標(biāo)平面電機進行位置控制。

12、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：

13、至少一個處理器；以及，

14、與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，

15、所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的計算機程序，所述計算機程序被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠執(zhí)行本發(fā)明任一實施例所述的平面電機的位置控制方法。

16、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機指令，所述計算機指令用于使處理器執(zhí)行時實現(xiàn)本發(fā)明任一實施例所述的平面電機的位置控制方法。

17、本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，根據(jù)目標(biāo)平面電機的離散狀態(tài)空間模型和當(dāng)前時刻位置信息確定目標(biāo)平面電機的位置預(yù)測模型，根據(jù)位置預(yù)測模型和預(yù)設(shè)離散采樣時間確定速度預(yù)測模型；其中，狀態(tài)空間模型用于描述電機的位置與控制推力之間的關(guān)系，控制推力用于控制電機運動；根據(jù)目標(biāo)平面電機的參考位置信息、位置預(yù)測模型和速度預(yù)測模型確定目標(biāo)平面電機的位置控制優(yōu)化模型；其中，位置控制優(yōu)化模型中包括目標(biāo)代價函數(shù)和控制推力約束條件，目標(biāo)代價函數(shù)基于目標(biāo)平面電機的控制推力、位置誤差和速度誤差進行建立，控制推力約束條件基于目標(biāo)平面電機的電流工作特性確定；將位置控制優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃模型，根據(jù)二次規(guī)劃模型的對偶模型確定對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出方程和狀態(tài)方程；其中，狀態(tài)方程用于描述對偶模型中相鄰時刻的優(yōu)化變量之間的關(guān)系，輸出方程用于描述控制推力與優(yōu)化變量之間的關(guān)系；基于對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出方程和狀態(tài)方程對位置控制優(yōu)化模型進行求解得到目標(biāo)控制推力，根據(jù)目標(biāo)控制推力對目標(biāo)平面電機進行位置控制。本技術(shù)方案，將對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于平面電機位置控制中，利用創(chuàng)建的對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成電機位置系統(tǒng)實時運行過程中帶硬約束優(yōu)化問題的快速求解，此外基于平面電機的位置誤差和速度誤差建立帶硬約束優(yōu)化問題的目標(biāo)代價函數(shù)，在求解帶硬約束優(yōu)化問題時同時考慮到位置誤差和速度誤差，使平面電機按照參考位置信息對應(yīng)的速度跟蹤參考位置，能夠在確保平面電機安全運行的前提下實現(xiàn)對平面電機位置的高精度和高效控制。

18、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識本發(fā)明的實施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種平面電機的位置控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在根據(jù)目標(biāo)平面電機的離散狀態(tài)空間模型和當(dāng)前時刻位置信息確定所述目標(biāo)平面電機的位置預(yù)測模型之前，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述目標(biāo)平面電機的參考位置信息、所述位置預(yù)測模型和所述速度預(yù)測模型確定所述目標(biāo)平面電機的位置控制優(yōu)化模型，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出方程和狀態(tài)方程對所述位置控制優(yōu)化模型進行求解得到目標(biāo)控制推力，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述目標(biāo)控制推力對所述目標(biāo)平面電機進行位置控制，包括：

6.一種平面電機的位置控制裝置，其特征在于，所述裝置包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：狀態(tài)空間模型離散模塊，用于：

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述位置控制優(yōu)化模型確定模塊，用于：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括：

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機指令，所述計算機指令用于使處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-5中任一項所述的平面電機的位置控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種平面電機的位置控制方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。其中，該方法包括：根據(jù)目標(biāo)平面電機的離散狀態(tài)空間模型和當(dāng)前時刻位置信息確定位置預(yù)測模型，根據(jù)位置預(yù)測模型和預(yù)設(shè)離散采樣時間確定速度預(yù)測模型；根據(jù)目標(biāo)平面電機的參考位置信息、位置預(yù)測模型和速度預(yù)測模型確定位置控制優(yōu)化模型；將位置控制優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃模型，根據(jù)二次規(guī)劃模型的對偶模型確定對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出方程和狀態(tài)方程；據(jù)此對位置控制優(yōu)化模型進行求解得到目標(biāo)控制推力，根據(jù)目標(biāo)控制推力對目標(biāo)平面電機進行位置控制。本方案能夠利用對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速求解電機運行過程中的硬約束優(yōu)化問題，實現(xiàn)平面電機的高精度位置控制。

技術(shù)研發(fā)人員：黃蘇丹,江志豪,曹廣忠,雷彧
受保護的技術(shù)使用者：深圳大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15