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龙图腾网恭喜浙江大学申请的专利一种基于状态转换的直线电机系统预定性能控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115128952B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-27发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210684348.1，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种基于状态转换的直线电机系统预定性能控制方法是由聂勇;傅瑾娜;罗珍雄;黄方昊;陈正;唐建中设计研发完成，并于2022-06-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于状态转换的直线电机系统预定性能控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于状态转换的直线电机系统预定性能控制方法。方法包含：建立直线电机的预定性能控制器，确定预定性能边界条件；将直线电机的输出轴的实际位置和实际速度以及预设的直线电机的输出轴的期望轨迹输入到预定性能控制器中，获得直线电机的控制输入量；获得满足输入约束的直线电机在控制输入量下的实际输入，实时获得直线电机的输出轴的实际位置，使得满足状态约束和预定性能边界条件，从而实现直线电机达到期望的暂态和稳态性能。本发明方法可实现在参数不确定性和外干扰的情况下，对带有状态和输入约束的直线电机系统的控制，达到系统的期望的暂态和稳态性能，提高了系统的鲁棒性，达到了直线电机系统的精准跟踪控制。

本发明授权一种基于状态转换的直线电机系统预定性能控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于状态转换的直线电机系统预定性能控制方法，其特性在于：方法包括如下步骤：步骤1，建立考虑直线电机的状态约束和输入约束的直线电机的预定性能控制器，并确定直线电机的输出轴的位置误差满足的预定性能边界条件；步骤2，获取当前的直线电机的输出轴的实际位置和实际速度，将直线电机的输出轴的实际位置和实际速度以及预设的直线电机的输出轴的期望轨迹输入到预定性能控制器中，预定性能控制器处理获得直线电机的控制输入量；步骤3，通过直线电机的控制输入量获得满足输入约束的直线电机在控制输入量下的实际输入，并输入到直线电机中实时获得直线电机的输出轴的实际位置，使得获得的直线电机的输出轴的实际位置满足状态约束和预定性能边界条件，从而实现直线电机达到期望的暂态和稳态性能；所述的步骤1中，建立考虑直线电机的状态约束和输入约束的直线电机的预定性能控制器，具体如下： 其中，v为直线电机的控制输入量；ξ1为预定性能控制器的第一控制变量，为第一控制变量ξ1的一阶导数，μ1为第一状态变量ξ1的中间参数；ξ2为预定性能控制器的第二状态变量，为第二状态变量ξ2的一阶导数，μ2为第二状态变量ξ2的中间参数；τa为预定性能控制器的补偿项，τb为反馈项，τc为保证直线电机系统具有预定性能边界的控制项，τl为补偿直线电机的控制输入量v和实际的控制输入量之间的差值的控制项；为直线电机的输出轴的实际速度的回归量；为未知参数向量θ的参数估计向量，未知参数向量θ为表示直线电机的参数不确定性的参数的集合；M为直线电机的负载质量；为预定性能控制器的一阶滤波器的输出的一阶导数；η2t为预定性能控制器在t时刻的第二预定性能边界函数，为预定性能控制器在t时刻的第二预定性能边界函数η2t的一阶导数；z2为中间误差，为用来处理直线电机的输入约束的辅助变量；x1为直线电机的输出轴的实际位置，和x2为直线电机的输出轴的实际速度，为直线电机的输出轴的实际加速度；Sx2为关于直线电机的输出轴的实际速度x2的光滑函数；为用来处理输入约束的辅助变量满足的辅助变量变化率；gv为直线电机在控制输入量v下的光滑函数；F12和F11分别为直线电机的输出轴的实际位置x1的上下边界；F22和F21分别为直线电机的输出轴的实际速度的上下边界；所述的状态约束具体如下：F11＜x1＜F12F21＜x2＜F22所述的输入约束具体如下： 其中，uv为直线电机在控制输入量v下的实际输入；satv为直线电机在控制输入量v下的饱和函数；κv为直线电机在控制输入量v下的光滑函数gv和饱和函数satv之间的有界的近似误差；umax为直线电机的最大控制输入；exp·为以自然常数e为底的指数函数；所述的反馈项τb具体如下：τb＝τb1+τb2 其中，τb1为用来稳定名义系统的反馈项，τb2为用来衰减状态空间模型的不确定非线性和建模误差影响的鲁棒反馈项；c2为正的常数参数；η1t为预定性能控制器在t时刻的第一预定性能边界函数；z1为虚拟误差，z1＝ξ1-α0，α0为直线电机的期望轨迹；β为预定性能控制器的一阶滤波器的中间变量；直线电机的期望轨迹α0，具体如下： 其中，x1d为直线电机的输出轴的期望位置；所述的用来衰减状态空间模型的不确定非线性和建模误差影响的鲁棒反馈项τb2满足以下条件：τb2＝μ2τb2 其中，τ′b2为鲁棒反馈项τb2的一阶导数；为鲁棒反馈项τb2的正的常数参数；为直线电机的未知干扰的不确定项；所述的预定性能控制器在t时刻的第一预定性能边界函数η1t和第二预定性能边界函数η2t，具体如下：η1t＝η11exp-r1t+η21η2t＝η12exp-r2t+η22其中，η11和η21分别为第一预定性能边界函数η1t的第一参数和第二参数，η12和η22分别为第二预定性能边界函数η2t的第一参数和第二参数，η11η210，η12η220；r1和r2分别为第一预定性能边界函数η1t的第一时间常数和第二预定性能边界函数η2t的第二时间常数；所述的预定性能控制器的一阶滤波器，具体如下： 其中，ε为正的常数参数；α1为一阶滤波器的输入的虚拟控制量；α10为一阶滤波器的输入在0时刻的虚拟控制量，α20为一阶滤波器在0时刻的输出，β0为一阶滤波器在0时刻的中间变量；α2为一阶滤波器的输出；通过一阶滤波器的输出获得其一阶导数并输入预定性能控制器中；一阶滤波器的中间变量β，具体如下： 其中，x为直线电机的输出轴的实际轨迹，x＝[x1，x2]T；x2d为直线电机的输出轴的期望速度。

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