直线电机精密定位平台轨迹跟踪控制器设计

为了实现直线电机精密定位平台的位置和速度的轨迹跟踪控制,本文基于内模控制（IMC）的基本原理,在直线电机精密定位平台参数辨识的基础上,设计了定位平台速度环的模型状态反馈（MSF）控制器和基于位置环PID和速度环MSF的级联控制器。将PID/MSF级联控制器与速度/加速度前馈控制（VFC/AFC）相结合,构成了PID/MSF+VFC/AFC的复合轨迹跟踪控制器。该复合轨迹跟踪控制器通过整定速度前馈的增益来改善位置环偏差控制的跟踪滞后现象和动态响应,增加控制系统的稳定性和伺服精度;通过整定加速度前馈的增益在不减小级联控制器位置环增益的前提下,减小速度前馈带来的超调量,提高轨迹跟踪精度。基于MATLAB/dSPACE实时仿真控制平台,实现了某直线电机平台的轨迹跟踪控制。仿真和实验结果表明,该轨迹跟踪控制器的轨迹跟踪精度为±0.028 mm,定位精度为±4 μm,满足直线电机精密定位平台轨迹跟踪控制的要求。     

大推力永磁同步直线电机高抗扰控制系统设计

针对大推力长行程永磁同步直线电机系统存在的较强的电气干扰及周期性推力扰动,该文进行了具有高抗扰性能的永磁同步直线电机控制系统设计。介绍了永磁同步直线电机数学模型及矢量控制原理;采用DSP+FPGA+IPM的系统架构进行了硬件设计,设计了抗扰性能强的IPM差分驱动电路及IPM保护信号滤波电路;考虑永磁同步直线电机由齿槽效应和端部效应导致的周期性推力脉动及运动的重复性,设计了重复PID速度控制器;与传统矢量控制进行了实验对比,结果验证了所设计系统的有效性。     

永磁直线电机基于ESO的速度辨识与控制

运用自抗扰控制技术,分别对永磁同步直线电机的直轴电流id和动子速度口设计了控制器．直轴电流的白抗扰控制器除完成对id控制外,还要借助于控制器中的扩张状态观测器(ESO),完成对动子速度的辨识．速度的辨识信号作为速度环自抗扰控制器的反馈信号,从而可设计出一种新型的无速度传感器永磁直线电机的控制系统．由于采用基于过程误差的非线性控制律,观测器受电机参数的影响极小,具有算法简单、辨识精度高等优点。     

改进变指数趋近律直线伺服系统位置滑模控制

永磁同步直线电机(PMSLM)直接驱动负载运动,电机性能易受内外界扰动影响,使电机控制性能变差。滑模控制(SMC)是一种不连续性控制,具有良好的鲁棒性能,但传统滑模本身存在抖振问题。针对这一问题,设计了一种改进的SMC,在指数趋近律的基础上引入状态变量的变指数积分幂次项、幂次趋近律和饱和函数,实现PMSLM位置SMC,有效地减小了滑模引起的抖振问题。采用扩张状态观测器(ESO)实时观测负载扰动,通过调整控制量来减小滑模变结构中的趋近律参数,达到改善电机控制性能的目的。     

数据驱动的无模型自适应直线伺服系统精密控制和实现

针对现代制造业对高精度机床伺服系统的要求, 将数据驱动的无模型自适应控制方法应用到直线伺服系统的位置控制中, 控制器设计不包括直线伺服系统结构的任何信息, 是直接基于动态线性化模型中伪偏导数的估计和预报, 而伪偏导数是根据直线电机电压输入和位置输出在线估计的. 永磁同步直线电机运动控制系统的实时实验结果表明, 在相同条件下, 数据驱动的无模型自适应控制方法的位置跟踪误差比PID减小了0.4mm到2.6 mm, 比神经网络控制时减小了0.2mm到0.5 mm. 该方法还提高了对负载扰动的鲁棒性.     

基于干扰观测器的永磁同步直线电机自适应PID控制

针对永磁同步直线电机精确速度跟踪的问题,提出一种基于干扰观测器的自适应PID控制器。针对基于矢量控制的直线电机模型设计非线性干扰观测器进行干扰观测。同时,基于李雅普诺夫稳定性设计超限补偿控制器以及在线更新的投影自适应律使PID控制律始终跟随反馈控制律。最后通过试验分析结果,证明了该控制策略有更好的动态性能及鲁棒性。     

基于增量模型的永磁同步直线电机鲁棒预测电流控制

为了解决永磁同步直线电机预测电流控制对电机参数的依赖,提出一种鲁棒增量式预测电流控制算法。通过建立永磁同步直线电机增量式预测模型来克服电机磁链变化的影响,并详细分析了增量预测模型对电机参数敏感性。为提高电流带宽,对增量式预测电流控制进行一拍延时补偿。针对电感不匹配引起的电流预测误差,提出一种新型滑模观测器来观测电压扰动值并将扰动前馈补偿,从而实现精准电流控制。实验结果表明所提方案可有效地提高系统鲁棒性,具有较好的效果。     

永磁同步直线电机单齿切向电磁力分析

永磁同步直线电机是新一代高效高精度电子设备、数控机床等机电产品中最具代表性的先进电机技术之一。构建了永磁同步直线电机模型,不考虑边缘效应,建立了电机初级齿部所受单齿切向电磁力数学模型,并利用有限元分析软件对电机单齿切向电磁力和局部齿槽电磁力进行仿真计算。最后利用ANSYS Workbench平台对电机的模态和振动加速度进行计算,验证了切向电磁力在振动分析中的重要性。结果表明,局部齿槽电磁力波动是单齿切向电磁力产生振动的重要原因,通过合理调整电机初级齿部磁场分布,可以有效减小电机的振动,为该类电机的设计和优化提供了参考。     

开绕组PMSLM建模及g-h坐标下矢量调制策略研究仿真

基于传统PMSLM推导建立开绕组PMSLM的数学模型,以开绕组PMSLM的三相电压方程、 三相反电势方程、电磁功率方程及机械运动方程建立Simulink模型.并对开绕组PMSLM的不同SVPWM矢量调制策略进行分析:最大电压矢量调制、无共模电压矢量调制、建立g-h坐标下SVPWM矢量调制模型.通过仿真验证开绕组PMSL...     

永磁同步直线电机分数槽绕组谐波分析和齿槽力研究

介绍了永磁同步直线电机齿槽效应产生的原因,利用有限元法,对永磁同步直线电机谐波分量和齿槽力进行分析和仿真,运用傅立叶级数回归,求出各次谐波分量,分析结果表明,采用分数槽短距绕组方法可明显降低齿槽效应的影响。为进一步拟合出齿槽推力波动曲线,实现控制系统的推力补偿提供依据。