多直線電機(jī)伺服系統(tǒng)協(xié)同控制研究.pdf

1、直線電機(jī)作為一種能夠提供高精、高速的直接直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī),被越來(lái)越多地應(yīng)用于各種直線運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合,多直線電機(jī)協(xié)同配合運(yùn)行使生產(chǎn)加工更方便快捷。然而,直線電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)與多臺(tái)電機(jī)之間的耦合會(huì)影響伺服系統(tǒng)運(yùn)行精度。因此,對(duì)多直線電機(jī)伺服系統(tǒng)協(xié)同控制的研究受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注,具有廣闊的發(fā)展前景。本研究即以此為背景,對(duì)多直線電機(jī)伺服系統(tǒng)的協(xié)同控制做了較詳細(xì)的研究與設(shè)計(jì)。
　　首先,以永磁同步直線電機(jī)為研究對(duì)象,建立了矢量控制下id=0條

2、件下的數(shù)學(xué)模型;并以此為基礎(chǔ),研究了直線伺服系統(tǒng)構(gòu)成,對(duì)伺服控制器三閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化分析。最后建立了直線伺服系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)系統(tǒng)的位置、速度環(huán)性能進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　其次,分別研究了雙直線電機(jī)同步系統(tǒng)的速度同步控制與二維平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的輪廓精度控制。針對(duì)雙電機(jī)同步系統(tǒng)速度同步要求設(shè)計(jì)了偏差耦合結(jié)構(gòu)的速度補(bǔ)償器,通過(guò)模糊PID控制實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償器參數(shù),保證了系統(tǒng)速度同步性與魯棒性;針對(duì)二維運(yùn)動(dòng)輪廓精度設(shè)計(jì)了變?cè)鲆娼徊骜詈陷喞刂平Y(jié)

3、構(gòu),利用推導(dǎo)出的一般運(yùn)動(dòng)路徑下的輪廓誤差模型,通過(guò)對(duì)兩個(gè)方向直線電機(jī)輸出調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)輪廓誤差,改善系統(tǒng)輪廓精度,并利用自適應(yīng)遺傳算法優(yōu)化了輪廓誤差控制器。仿真結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的速度同步控制算法可以確保雙軸動(dòng)態(tài)同步性,輪廓誤差控制器能有效消除輪廓誤差,改善二維運(yùn)動(dòng)輪廓精度。
　　最后,在多軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上完成了對(duì)多軸直線伺服系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)并對(duì)協(xié)同算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為控制對(duì)象搭建了伺服系統(tǒng),設(shè)計(jì)優(yōu)化了伺服系統(tǒng)控制器,并在MechaWare