永磁同步直線伺服系統(tǒng)的參數(shù)自整定與抗擾動策略研究.pdf

1、永磁同步直線電機(jī)具有高速度、高精度和高功率密度等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在精密工程和工業(yè)自動化等領(lǐng)域。由于省去了中間機(jī)械傳動裝置,相比于旋轉(zhuǎn)電機(jī),永磁同步直線電機(jī)對外部各種擾動更為敏感。而且,永磁同步直線伺服系統(tǒng)通常采用固定控制參數(shù)的傳統(tǒng)控制方式,在工況發(fā)生變化時往往不能獲得滿意的控制性能。針對這些問題,本文對永磁同步直線伺服系統(tǒng)進(jìn)行了建模,提出了永磁同步直線伺服系統(tǒng)速度環(huán)參數(shù)自整定和位置環(huán)抗擾動策略,并通過了仿真與實驗驗證。
　　本

2、文以永磁同步直線伺服系統(tǒng)的高速、高精和高抗擾控制性能為目標(biāo),結(jié)合國家科技重大專項“開放式高檔數(shù)控系統(tǒng)、伺服裝置和電機(jī)成套產(chǎn)品開發(fā)與綜合驗證”和國家自然科學(xué)基金“基于特征的數(shù)控機(jī)床運(yùn)動控制參數(shù)自整定策略研究”等課題,主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)有:
　　建立了永磁同步直線伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模,研究了永磁同步直線電機(jī)的矢量控制原理;同時重點(diǎn)分析了永磁同步直線電機(jī)的多重外部擾動,從而為永磁同步直線伺服系統(tǒng)的自整定和抗擾動策略提供理論依據(jù)。

3、　　提出了基于即時學(xué)習(xí)算法的永磁同步直線伺服系統(tǒng)被控模型參數(shù)辨識策略:針對永磁同步直線伺服系統(tǒng)運(yùn)行過程中不同工況,采用k-VNN鄰域選擇指標(biāo)來強(qiáng)化算法的在線學(xué)習(xí)能力;針對傳統(tǒng)即時學(xué)習(xí)算法運(yùn)算量較大的缺點(diǎn),對傳統(tǒng)即時學(xué)習(xí)算法的數(shù)據(jù)庫更新策略進(jìn)行改進(jìn),提高了即時學(xué)習(xí)算法的實時性,也保持了其自適應(yīng)性。
　　提出了永磁同步直線伺服系統(tǒng)速度環(huán)參數(shù)自整定策略:在控制參數(shù)離線自整定策略中,以過渡過程性能評價指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù),采用最小二乘算法離線估

4、計速度環(huán)被控模型參數(shù),通過對該估計模型進(jìn)行全局尋優(yōu)完成速度環(huán)控制參數(shù)離線自整定過程;在控制參數(shù)在線自校正中,以二次型性能評價指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù),采用遞推最小二乘算法和即時學(xué)習(xí)算法分別對速度環(huán)被控模型參數(shù)進(jìn)行在線辨識,利用簡化的廣義預(yù)測控制對速度環(huán)控制性能進(jìn)行最優(yōu)預(yù)測并引入將來參考軌跡,實現(xiàn)速度環(huán)控制參數(shù)在線自校正過程。
　　提出了永磁同步直線伺服系統(tǒng)位置環(huán)抗擾動策略:針對紋波推力,當(dāng)永磁同步直線電機(jī)低速且勻速運(yùn)行時,對推力電流進(jìn)行快速

5、傅里葉變換來獲得紋波推力的特征頻率,采用遞推最小二乘算法和即時學(xué)習(xí)算法分別對紋波推力系數(shù)進(jìn)行辨識,將辨識結(jié)果構(gòu)建前饋分量實時補(bǔ)償給推力電流,實現(xiàn)對紋波推力的抑制;針對負(fù)載力,采用模型參考自適應(yīng)算法在線辨識永磁同步直線伺服系統(tǒng)的動子總質(zhì)量,建立擾動觀測器直接觀測負(fù)載力并前饋到永磁同步直線伺服系統(tǒng)推力電流中,實現(xiàn)對負(fù)載力的抑制。
　　構(gòu)建了永磁同步直線伺服系統(tǒng)智能化統(tǒng)一實驗平臺,對提出的永磁同步直線伺服系統(tǒng)被控模型參數(shù)辨識、速度環(huán)自整