永磁直線同步電動(dòng)機(jī)伺服控制技術(shù)研究.pdf

1、永磁直線同步電動(dòng)機(jī)(PermanentMagnetLinearSynchronousMotor,PMLSM)相對(duì)于傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)+滾珠絲杠”獲得直線運(yùn)動(dòng)的方式，由于去除了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，具有高速高加速度、剛度高等特點(diǎn)，因而近年來在機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)上獲得越來越廣泛的應(yīng)用。PMLSM伺服驅(qū)動(dòng)的優(yōu)良性能來源于其在結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)化，但同時(shí)增加了控制這樣一個(gè)系統(tǒng)的難度。因?yàn)橥饨鐢_動(dòng)不經(jīng)過中間緩沖而直接作用于電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子，將對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行性能產(chǎn)生直接影

2、響，此外，由于直線電動(dòng)機(jī)具有兩個(gè)端部，將產(chǎn)生額外的推力波動(dòng)，所以為了充分發(fā)揮直線電動(dòng)機(jī)的性能，就要求所設(shè)計(jì)的控制器能有效地抑制各種內(nèi)外部擾動(dòng)，即系統(tǒng)的魯棒性要好。本文以永磁直線同步電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)PMLSM伺服系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了較深入的研究，主要內(nèi)容如下： 1.詳細(xì)闡述了PMLSM伺服系統(tǒng)各部分組成及其工作原理，確立了系統(tǒng)總體控制方案。介紹了PMLSM的基本結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行原理，建立了PMLSM的數(shù)學(xué)模型。對(duì)比了矢量控制

3、和直接推力控制的優(yōu)缺點(diǎn)，確立了矢量控制方法作為PMLSM伺服系統(tǒng)的基本控制方法。針對(duì)PMLSM伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)，確立了電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三環(huán)串級(jí)控制策略，分析了各環(huán)在伺服系統(tǒng)中的作用，并建立了內(nèi)外環(huán)控制器增益的調(diào)節(jié)原則。 2.針對(duì)采用電壓型逆變器的PMLSM電流控制的特點(diǎn)，為PMLSM設(shè)計(jì)了最短時(shí)間電流最優(yōu)控制器，以提高電流響應(yīng)的速度。分析了采用SVPWM驅(qū)動(dòng)的PMLSM線圈中電流的諧波特點(diǎn)，提出并采用了一種基于濾波和補(bǔ)償?shù)母?/p>

4、精度電流檢測(cè)方法。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能打下了基礎(chǔ)。 3.為了提高PMLSM伺服對(duì)各種擾動(dòng)和參數(shù)時(shí)變等不確定因素的魯棒性，采用了離散時(shí)間串級(jí)滑?？刂品椒ā榱诉M(jìn)一步改善滑?？刂频男阅埽瑢?duì)基于趨近率的離散時(shí)間滑?？刂七M(jìn)行改進(jìn)，提出了一種自適應(yīng)離散時(shí)間滑模控制方法，實(shí)驗(yàn)表明，該方法不但提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度，同時(shí)也使滑模控制的抖動(dòng)也大大的降低。 4.分析了PMLSM自身存在的推力波動(dòng)及其特點(diǎn)，并構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)電動(dòng)機(jī)的推力波動(dòng)進(jìn)行了