基于遲滯特性函數(shù)的直線電機(jī)滑?？刂?pdf

1、直線電機(jī)是一種無需中間傳動環(huán)節(jié)即可直接產(chǎn)生直線運(yùn)動能的機(jī)電裝置,因此直線電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、速度快、效率高和易于維護(hù)等特點(diǎn)。尤其是永磁同步直線電機(jī)(PMLSM)具有高響應(yīng)、高剛度和高精度等特點(diǎn),在越來越多的應(yīng)用場合受到關(guān)注。PMLSM是伺服系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最佳選擇。但是,直線電機(jī)的齒槽效應(yīng)、端部效應(yīng)、系統(tǒng)參數(shù)(動子質(zhì)量、粘滯摩擦系數(shù)等)的變化、摩擦阻力的非線性變化以及狀態(tài)的觀測噪聲等的存在,給系統(tǒng)的精密控制帶來了難度。該論文以PMLSM為

2、研究對象,圍繞各種干擾因素設(shè)計(jì)直線伺服系統(tǒng)的滑模控制(SMC)策略,取得主要成果如下:
　　(1)對滑?？刂浦械摹岸墩瘛爆F(xiàn)象進(jìn)行了分析,針對產(chǎn)生“抖振”的主要原因,采用遲滯函數(shù)代替原有的指數(shù)趨近律中的符號函數(shù),通過減少系統(tǒng)在滯后區(qū)域中的切換頻率,降低抖振頻率,實(shí)現(xiàn)對干擾和“抖振”現(xiàn)象的抑制作用。該控制策略結(jié)構(gòu)簡潔,實(shí)現(xiàn)方便。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　(2)在基于飽和函數(shù)的趨近律的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新的趨近律,采用自適

3、應(yīng)死區(qū)飽和函數(shù)代替飽和函數(shù),通過設(shè)置死區(qū),減小系統(tǒng)在滯后區(qū)域中的抖振幅度,提高控制精度;同時使邊界層隨狀態(tài)軌跡的收斂而逐漸收縮,當(dāng)邊界層厚度減小到零時,邊界層與死區(qū)切換平面重合,使?fàn)顟B(tài)軌跡最終收斂到死區(qū)切換平面上,增強(qiáng)了系統(tǒng)在死區(qū)切換平面上的魯棒性,實(shí)現(xiàn)了對干擾和“抖振”現(xiàn)象的抑制作用。
　　(3)結(jié)合以上2點(diǎn),在基于死區(qū)函數(shù)的趨近律的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新趨近律,采用死區(qū)遲滯函數(shù)代替死區(qū)函數(shù),通過減少系統(tǒng)在滯后區(qū)域中的切換頻率,降

4、低抖振幅度,實(shí)現(xiàn)對干擾和“抖振”現(xiàn)象的抑制作用。并從理論上證明了基于死區(qū)遲滯函數(shù)的滑模控制策略不但可成立,而且在控制效果和趨近效果上優(yōu)于基于死區(qū)函數(shù)的滑?？刂撇呗?。因此,引入遲滯特性函數(shù)的趨近律不但滿足基本的滑模控制條件,而且能有效控制系統(tǒng)的抖振程度,達(dá)到理想的控制效果。
　　(4)在直線電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺上對 PMLSM進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn),包括系統(tǒng)辨識和以上3點(diǎn)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比分析了各種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場合。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),