基于端口受控哈密頓模型的永磁同步直線電機(jī)無(wú)源控制.pdf

1、永磁同步直線電機(jī)不需要中間傳動(dòng)裝置，能夠直接將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，并具有高速、高效、高精等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于它結(jié)構(gòu)的不封閉，引起端部效應(yīng)等，相比于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，控制難度加大，因此要尋求更加優(yōu)異的控制方法對(duì)其進(jìn)行控制研究。近年來(lái)，一種基于互聯(lián)與阻尼配置的無(wú)源控制方法受到高度重視，并得到很快的發(fā)展，其主要特征是被控對(duì)象具有端口受控耗散哈密頓結(jié)構(gòu)，該方法以系統(tǒng)總能量作為哈密頓函數(shù)設(shè)計(jì)控制器，并具有明確的物理意義、參數(shù)

2、容易調(diào)節(jié)、閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定于平衡點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)工業(yè)控制有很大幫助。
　　本文對(duì)直線電機(jī)的發(fā)展、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、控制策略進(jìn)行了回顧，并簡(jiǎn)單介紹了直線電機(jī)的分類(lèi)，在合理假設(shè)的條件下，運(yùn)用坐標(biāo)變換的方式建立了永磁同步直線電機(jī)的電磁和機(jī)械運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)理論，把永磁同步直線電機(jī)看成一個(gè)二端口(電氣端口和機(jī)械端口)裝置，引入互聯(lián)與阻尼配置，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的無(wú)源控制器，針對(duì)負(fù)載阻力未知的情況，構(gòu)造了負(fù)載阻力觀測(cè)器。為了達(dá)到更好的

3、速度控制效果，采用分層控制策略，內(nèi)環(huán)仍采用互聯(lián)與阻尼配置的無(wú)源控制，外環(huán)將H∞魯棒控制方法應(yīng)用到永磁同步直線電機(jī)控制系統(tǒng)中。依據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性定理，分析了所設(shè)計(jì)控制器的穩(wěn)定性問(wèn)題，并在MATLAB/Simulink平臺(tái)上，搭建模塊并對(duì)帶觀測(cè)器的無(wú)源控制和H∞魯棒控制的無(wú)源控制方法進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明，加負(fù)載阻力觀測(cè)器的無(wú)源控制器可以有效的抑制負(fù)載阻力未知帶來(lái)的擾動(dòng)，H∞魯棒控制方法的引入，能夠進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗擾能力，增強(qiáng)