摘要：永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM)构成的直接驱动系统是一种将电能直接...永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM)构成的直接驱动系统是一种将电能直接转化成直线运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置。PMLSM因其损耗小、力能指标高、响应速度快等特点,在工业上得到了越来越广泛的应用。但是,由于PMLSM结构本身存在着非线性、强耦合和不确定性的特点,其控制器设计很难达到高精度和快速响应的要求。且相比于旋转电机,PMLSM由于结构不封闭而引起端部效应等,其控制难度加大,因此要寻求更加优异的控制方法对其进行控制研究。本文首先对PMLSM的结构和运行原理进行了介绍和分析,根据坐标变换的原理详细推导出PMLSM在a-b-c坐标系、α-β坐标系和d-q坐标系下面的数学模型;介绍了矢量控制系统,并给出了PMLSM在PID位置控制策略下的矢量控制系统仿真模型。针对参数变化、摩擦力和负载等不确定因素对伺服系统的影响,采用非线性反推控制,提出一种自适应反推控制算法。首先,阐述Lyapunov稳定性理论和非线性反推理论,进而论述了反推控制的设计原理,最后进行自适应反推控制器的设计。针对PMLSM在小行程伺服控制的应用,提出了一种具有非线性摩擦力抑制的鲁棒无源性控制算法。首先,介绍了无源性控制的基本概念和原理,给出了端口可控耗散哈密顿系统的无源性控制器设计方法,为永磁同步电机的无源性速度控制器设计奠定了理论基础。接着,将无源性控制应用于PMLSM小行程控制中,针对非线性摩擦力扰动的问题,结合鲁棒控制技术,设计了在哈密顿模型下的基于状态误差模型的鲁棒无源性位置控制器。最后,在Matlab/Simulink环境下分别搭建了永磁同步直线电机自适应反推控制器模型和鲁棒无源性控制器模型,并在相同条件下与传统PID控制进行了仿真对比,结果显示,本文所设计的位置控制算法在动稳态特性、鲁棒性等方面性能更为优异。更多还原显示全部
