永磁同步直線電機誤差補償及前饋控制技術(shù)研究.pdf

1、永磁同步直線電機越來越多地應用于高速高精度的定位系統(tǒng)中。永磁直線電機驅(qū)動方式不需要中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，可直接提供直線運動，從而減少了因傳動鏈而引入的誤差，無需接觸便可提供驅(qū)動力，進而得到較高的運行速度和較高的重復定位精度，使系統(tǒng)較為穩(wěn)定。但正是由于直驅(qū)進給系統(tǒng)省去了中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使得系統(tǒng)容易被外界擾動因素（如摩擦力、推力波動等）所影響，降低了系統(tǒng)的動態(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的應用。同時，僅采用反饋控制會出現(xiàn)電機響應滯

2、后的問題，影響了電機的跟蹤精度。因此有必要對抑制摩擦擾動和推力波動擾動的影響的方法以及對提高系統(tǒng)跟蹤精度方法進行研究。
　　本文首先基于dSPACE1103和Copley Xenus型驅(qū)動器搭建了電機的運動控制系統(tǒng)。對于推力波動擾動的抑制問題，通過分析推力波動特性，基于位置域頻率和初相位信息建立了推力波動數(shù)學模型。電機在不同速度下運行時基于遺傳算法辨識方法分別確定了實驗直線電機的推力波動模型參數(shù)，以此設(shè)計推力波動前饋補償器，實現(xiàn)直

3、線電機的推力波動抑制。對于摩擦擾動的抑制問題，首先分析摩擦特性，選用Gauss摩擦模型。其次設(shè)計電機速度前饋控制器和加速度前饋控制器，仿真實驗表明，加入速度和加速前饋后電機的最大位置跟蹤誤差明顯下降。根據(jù)電機在不同速度下測得的摩擦力值，運用差分進化算法辨識出直線電機的摩擦模型參數(shù)，以此設(shè)計摩擦前饋補償器，實現(xiàn)永磁同步直線電機的摩擦抑制。針對純反饋所引起的位置跟蹤誤差大的問題，根據(jù)前期電機調(diào)試的經(jīng)驗，結(jié)合模糊推理方式為 Mamdani推理

4、法的模糊邏輯理論，設(shè)計了帶可調(diào)因子的模糊邏輯前饋控制器。應用該前饋控制器，經(jīng)仿真分析可得，電機的最大位置跟蹤誤差從原先的17.8μm降到1μm；將其加載到電機實驗控制系統(tǒng)中，測得電機最大位置跟蹤誤差從18.3μm降到了4.3μm，驗證了該方法的有效性。
　　本文以永磁同步直線電機為被控對象搭建了運動仿真分析系統(tǒng)和實驗平臺，研究了對影響系統(tǒng)跟蹤性能的摩擦力和推力波動進行抑制的方法，并基于模糊邏輯理論設(shè)計了帶可調(diào)因子的模糊邏輯前饋控制