永磁同步直線電機(jī)誤差補(bǔ)償及前饋控制技術(shù)研究.pdf

1、永磁同步直線電機(jī)越來(lái)越多地應(yīng)用于高速高精度的定位系統(tǒng)中。永磁直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式不需要中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，可直接提供直線運(yùn)動(dòng)，從而減少了因傳動(dòng)鏈而引入的誤差，無(wú)需接觸便可提供驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而得到較高的運(yùn)行速度和較高的重復(fù)定位精度，使系統(tǒng)較為穩(wěn)定。但正是由于直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)省去了中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使得系統(tǒng)容易被外界擾動(dòng)因素（如摩擦力、推力波動(dòng)等）所影響，降低了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度，容易引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，限制了永磁同步直線電機(jī)的應(yīng)用。同時(shí)，僅采用反饋控制會(huì)出現(xiàn)電機(jī)響應(yīng)滯

2、后的問(wèn)題，影響了電機(jī)的跟蹤精度。因此有必要對(duì)抑制摩擦擾動(dòng)和推力波動(dòng)擾動(dòng)的影響的方法以及對(duì)提高系統(tǒng)跟蹤精度方法進(jìn)行研究。
　　本文首先基于dSPACE1103和Copley Xenus型驅(qū)動(dòng)器搭建了電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)于推力波動(dòng)擾動(dòng)的抑制問(wèn)題，通過(guò)分析推力波動(dòng)特性，基于位置域頻率和初相位信息建立了推力波動(dòng)數(shù)學(xué)模型。電機(jī)在不同速度下運(yùn)行時(shí)基于遺傳算法辨識(shí)方法分別確定了實(shí)驗(yàn)直線電機(jī)的推力波動(dòng)模型參數(shù)，以此設(shè)計(jì)推力波動(dòng)前饋補(bǔ)償器，實(shí)現(xiàn)直

3、線電機(jī)的推力波動(dòng)抑制。對(duì)于摩擦擾動(dòng)的抑制問(wèn)題，首先分析摩擦特性，選用Gauss摩擦模型。其次設(shè)計(jì)電機(jī)速度前饋控制器和加速度前饋控制器，仿真實(shí)驗(yàn)表明，加入速度和加速前饋后電機(jī)的最大位置跟蹤誤差明顯下降。根據(jù)電機(jī)在不同速度下測(cè)得的摩擦力值，運(yùn)用差分進(jìn)化算法辨識(shí)出直線電機(jī)的摩擦模型參數(shù)，以此設(shè)計(jì)摩擦前饋補(bǔ)償器，實(shí)現(xiàn)永磁同步直線電機(jī)的摩擦抑制。針對(duì)純反饋所引起的位置跟蹤誤差大的問(wèn)題，根據(jù)前期電機(jī)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合模糊推理方式為 Mamdani推理

4、法的模糊邏輯理論，設(shè)計(jì)了帶可調(diào)因子的模糊邏輯前饋控制器。應(yīng)用該前饋控制器，經(jīng)仿真分析可得，電機(jī)的最大位置跟蹤誤差從原先的17.8μm降到1μm；將其加載到電機(jī)實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)中，測(cè)得電機(jī)最大位置跟蹤誤差從18.3μm降到了4.3μm，驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　本文以永磁同步直線電機(jī)為被控對(duì)象搭建了運(yùn)動(dòng)仿真分析系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究了對(duì)影響系統(tǒng)跟蹤性能的摩擦力和推力波動(dòng)進(jìn)行抑制的方法，并基于模糊邏輯理論設(shè)計(jì)了帶可調(diào)因子的模糊邏輯前饋控制