基于端口受控哈密頓模型的永磁同步直線電機無源控制.pdf

1、永磁同步直線電機不需要中間傳動裝置，能夠直接將電能轉(zhuǎn)換成機械運動的機械能，并具有高速、高效、高精等優(yōu)點，在數(shù)控機床等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于它結(jié)構(gòu)的不封閉，引起端部效應(yīng)等，相比于旋轉(zhuǎn)電機，控制難度加大，因此要尋求更加優(yōu)異的控制方法對其進行控制研究。近年來，一種基于互聯(lián)與阻尼配置的無源控制方法受到高度重視，并得到很快的發(fā)展，其主要特征是被控對象具有端口受控耗散哈密頓結(jié)構(gòu)，該方法以系統(tǒng)總能量作為哈密頓函數(shù)設(shè)計控制器，并具有明確的物理意義、參數(shù)

2、容易調(diào)節(jié)、閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定于平衡點等優(yōu)點，對工業(yè)控制有很大幫助。
　　本文對直線電機的發(fā)展、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、控制策略進行了回顧，并簡單介紹了直線電機的分類，在合理假設(shè)的條件下，運用坐標變換的方式建立了永磁同步直線電機的電磁和機械運動數(shù)學(xué)模型。根據(jù)端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)理論，把永磁同步直線電機看成一個二端口(電氣端口和機械端口)裝置，引入互聯(lián)與阻尼配置，設(shè)計了系統(tǒng)的無源控制器，針對負載阻力未知的情況，構(gòu)造了負載阻力觀測器。為了達到更好的

3、速度控制效果，采用分層控制策略，內(nèi)環(huán)仍采用互聯(lián)與阻尼配置的無源控制，外環(huán)將H∞魯棒控制方法應(yīng)用到永磁同步直線電機控制系統(tǒng)中。依據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性定理，分析了所設(shè)計控制器的穩(wěn)定性問題，并在MATLAB/Simulink平臺上，搭建模塊并對帶觀測器的無源控制和H∞魯棒控制的無源控制方法進行仿真分析。仿真結(jié)果表明，加負載阻力觀測器的無源控制器可以有效的抑制負載阻力未知帶來的擾動，H∞魯棒控制方法的引入，能夠進一步提高系統(tǒng)的抗擾能力，增強