永磁直線同步電動機伺服控制技術研究.pdf

1、永磁直線同步電動機(PermanentMagnetLinearSynchronousMotor,PMLSM)相對于傳統(tǒng)的“旋轉電動機+滾珠絲杠”獲得直線運動的方式，由于去除了中間傳動環(huán)節(jié)，具有高速高加速度、剛度高等特點，因而近年來在機床伺服進給系統(tǒng)上獲得越來越廣泛的應用。PMLSM伺服驅動的優(yōu)良性能來源于其在結構上的簡化，但同時增加了控制這樣一個系統(tǒng)的難度。因為外界擾動不經過中間緩沖而直接作用于電動機的動子，將對系統(tǒng)的運行性能產生直接影

2、響，此外，由于直線電動機具有兩個端部，將產生額外的推力波動，所以為了充分發(fā)揮直線電動機的性能，就要求所設計的控制器能有效地抑制各種內外部擾動，即系統(tǒng)的魯棒性要好。本文以永磁直線同步電動機為研究對象，對PMLSM伺服系統(tǒng)的控制器設計問題進行了較深入的研究，主要內容如下： 1.詳細闡述了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的基本結構及其運行原理，建立了PMLSM的數(shù)學模型。對比了矢量控制

3、和直接推力控制的優(yōu)缺點，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PMLSM伺服系統(tǒng)的特點，確立了電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三環(huán)串級控制策略，分析了各環(huán)在伺服系統(tǒng)中的作用，并建立了內外環(huán)控制器增益的調節(jié)原則。 2.針對采用電壓型逆變器的PMLSM電流控制的特點，為PMLSM設計了最短時間電流最優(yōu)控制器，以提高電流響應的速度。分析了采用SVPWM驅動的PMLSM線圈中電流的諧波特點，提出并采用了一種基于濾波和補償?shù)母?/p>

4、精度電流檢測方法。為進一步提高系統(tǒng)性能打下了基礎。 3.為了提高PMLSM伺服對各種擾動和參數(shù)時變等不確定因素的魯棒性，采用了離散時間串級滑?？刂品椒ā榱诉M一步改善滑?？刂频男阅埽瑢谮吔实碾x散時間滑模控制進行改進，提出了一種自適應離散時間滑?？刂品椒?，實驗表明，該方法不但提高了系統(tǒng)響應速度，同時也使滑?？刂频亩秳右泊蟠蟮慕档汀?4.分析了PMLSM自身存在的推力波動及其特點，并構建了實驗臺對電動機的推力波動進行了