高速精密永磁直線同步電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)及控制技術(shù)研究.pdf

1、本論文以研究永磁直線同步電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)與控制方法為主要目的,吸收相關(guān)學(xué)科的新思想、新理論、新技術(shù),建立了永磁直線同步電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng),并采用理論研究、計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的研究方法,系統(tǒng)地進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析、優(yōu)化、控制和相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)研究與實(shí)驗(yàn)研究.第一章,闡述了本論文研究的背景與重要意義,詳細(xì)介紹了永磁直線同步電機(jī)直線進(jìn)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(nèi)容.第二章,在分析永磁直線同步電機(jī)空間矢量變換規(guī)律基礎(chǔ)上,建立了永磁直線

2、同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,重點(diǎn)推導(dǎo)了永磁直線同步電機(jī)d-q軸模型及推力公式,最后得出了永磁直線同步電機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的受力狀況基礎(chǔ)上,建立了進(jìn)給系統(tǒng)簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)方程,提出了采用優(yōu)化進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)降低擾動(dòng)力方法,并對(duì)邊端力、齒槽力及滑動(dòng)摩擦力進(jìn)行有限元計(jì)算及擬合,最后提出了采用擾動(dòng)力觀察器補(bǔ)償殘余擾動(dòng)力及應(yīng)用狀態(tài)估計(jì)器辨識(shí)模型參數(shù)方法.第四章,詳細(xì)介紹了試驗(yàn)永磁直線同步電機(jī)進(jìn)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(jī)進(jìn)給系統(tǒng)正向運(yùn)動(dòng)、制動(dòng)及反向運(yùn)行原理,闡述了進(jìn)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(chǔ),根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)模型不確定性及擾動(dòng)力狀況,重點(diǎn)研究了確定權(quán)重函數(shù)的方法,設(shè)計(jì)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(dòng)能力,仿真結(jié)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(jī)進(jìn)給系統(tǒng)上具有較大的優(yōu)點(diǎn),并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了初步實(shí)

4、驗(yàn).第六章,針對(duì)永磁直線同步電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)存在許多非線性環(huán)節(jié),從運(yùn)動(dòng)方程及運(yùn)動(dòng)量之間的內(nèi)在關(guān)系出發(fā),分步設(shè)計(jì)全局穩(wěn)定的非線性位置控制器,采用Lyapunov直接法對(duì)設(shè)計(jì)的非線性控制器進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,表明設(shè)計(jì)位置控制器是漸近穩(wěn)定的,仿真結(jié)果表明非線性控制器運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)優(yōu)于廣泛應(yīng)用的內(nèi)嵌式PI控制器.第七章,構(gòu)建了進(jìn)給系統(tǒng)定位精度和重復(fù)定位精度測(cè)試系統(tǒng),進(jìn)行了定位精度和重復(fù)定位精度進(jìn)行檢測(cè)與分析,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了補(bǔ)償后的定位系統(tǒng)基本上消除了由于制