高速精密永磁直線同步電機進給系統(tǒng)及控制技術研究.pdf

1、本論文以研究永磁直線同步電機進給系統(tǒng)與控制方法為主要目的,吸收相關學科的新思想、新理論、新技術,建立了永磁直線同步電機進給系統(tǒng),并采用理論研究、計算機仿真與實驗研究相結合的研究方法,系統(tǒng)地進行了動力學分析、優(yōu)化、控制和相應的技術基礎研究與實驗研究.第一章,闡述了本論文研究的背景與重要意義,詳細介紹了永磁直線同步電機直線進給系統(tǒng)的研究及發(fā)展現(xiàn)狀,概述了論文研究的主要內容.第二章,在分析永磁直線同步電機空間矢量變換規(guī)律基礎上,建立了永磁直線

2、同步電機的數(shù)學模型,重點推導了永磁直線同步電機d-q軸模型及推力公式,最后得出了永磁直線同步電機轉子磁鏈定向控制的方式及原理.第三章,在分析永磁直線同步電機進給系統(tǒng)的受力狀況基礎上,建立了進給系統(tǒng)簡化的動力學方程,提出了采用優(yōu)化進給系統(tǒng)結構降低擾動力方法,并對邊端力、齒槽力及滑動摩擦力進行有限元計算及擬合,最后提出了采用擾動力觀察器補償殘余擾動力及應用狀態(tài)估計器辨識模型參數(shù)方法.第四章,詳細介紹了試驗永磁直線同步電機進給系統(tǒng)軟、硬件系統(tǒng)

3、,提出了確定初始位置角方法,介紹了永磁直線同步電機進給系統(tǒng)正向運動、制動及反向運行原理,闡述了進給系統(tǒng)的各控制環(huán)及低通濾波器的作用及選擇原則.第五章,以H<,∞>控制策略理論為基礎,根據(jù)進給系統(tǒng)模型不確定性及擾動力狀況,重點研究了確定權重函數(shù)的方法,設計了混合H<,∞>速度控制器,理論分析了速度控制器的穩(wěn)定性與抗擾動能力,仿真結果表明與PI控制器相比,H<,∞>速度控制器在永磁直線同步電機進給系統(tǒng)上具有較大的優(yōu)點,并在實驗室進行了初步實

4、驗.第六章,針對永磁直線同步電機進給系統(tǒng)存在許多非線性環(huán)節(jié),從運動方程及運動量之間的內在關系出發(fā),分步設計全局穩(wěn)定的非線性位置控制器,采用Lyapunov直接法對設計的非線性控制器進行了穩(wěn)定性分析,表明設計位置控制器是漸近穩(wěn)定的,仿真結果表明非線性控制器運動性能指標優(yōu)于廣泛應用的內嵌式PI控制器.第七章,構建了進給系統(tǒng)定位精度和重復定位精度測試系統(tǒng),進行了定位精度和重復定位精度進行檢測與分析,實驗驗證了補償后的定位系統(tǒng)基本上消除了由于制