新型圓筒型永磁直線電機(jī)的設(shè)計(jì)及其控制研究.pdf

1、從上世紀(jì)90年代中期以來(lái)，科學(xué)技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)代控制理論產(chǎn)生了巨大的影響，使伺服電機(jī)和伺服控制科學(xué)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，數(shù)字化控制技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的模擬控制技術(shù)，使直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在精密定位領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。直線電機(jī)的出現(xiàn)改變了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，取消了齒輪和滾珠絲桿等中間傳動(dòng)設(shè)備，徹底消除了機(jī)械傳動(dòng)部件對(duì)速度和加速度以及壽命上的不良影響，通過(guò)電磁轉(zhuǎn)換直接生成直線運(yùn)動(dòng)，具有長(zhǎng)行程，精度高、推力大、響應(yīng)快，高

2、速度等諸多優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)控制和大推力傳動(dòng)等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景，成為新一代超精密機(jī)床中最具有代表性的技術(shù)，所以直線電機(jī)伺服系統(tǒng)將成為今后機(jī)床伺服系統(tǒng)發(fā)展的方向。
　　本文研究的課題是以直線電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件，利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)直線電機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)一款新型直線電機(jī)，分析計(jì)算確定參數(shù)后，通過(guò)新的實(shí)驗(yàn)方法，完成了應(yīng)用于實(shí)際機(jī)床驅(qū)動(dòng)的永磁直線同步電機(jī)控制系統(tǒng)，并通過(guò)了機(jī)床上的應(yīng)用驗(yàn)證。本文的研究?jī)?nèi)容包括:
　　一、對(duì)永磁

3、同步直線電機(jī)伺服系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，對(duì)直線電機(jī)的發(fā)展歷程進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，分析了直線電機(jī)在伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用的過(guò)程及在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，詳細(xì)介紹幾種控制方法以及在控制系統(tǒng)中的控制作用特點(diǎn)，不同控制方法相結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，實(shí)現(xiàn)高效控制的方法和重要性，闡述了直線電機(jī)伺服系統(tǒng)在機(jī)床伺服領(lǐng)域中推廣應(yīng)用的重要意義。
　　二、闡述了直線電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了直線電機(jī)伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型:F=kTiq=FL+FE

4、+Dv+mdv/dt針對(duì)直線電機(jī)伺服系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)和MATLAB仿真研究。提出一種新的采用一種模糊自適應(yīng)PID控制器，通過(guò)MATLAB仿真并與傳統(tǒng)PID仿真曲線的對(duì)比分析表明，在此種方案下，抗干擾性能強(qiáng)、魯棒性、快速性及動(dòng)態(tài)性能均良好可以滿足被控對(duì)象對(duì)高精度的要求證實(shí)了控制方案可行性。
　　三、針對(duì)高精度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的永磁直線電機(jī)的應(yīng)用，本文提出了設(shè)計(jì)方案、對(duì)直線電機(jī)選型，構(gòu)建一套完整的高精度直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，