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《高精度直線電機模型辨識及控制研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文高精度直線電機模型辨識及控制研究MODELIDENTIFICATIONANDCONTROLFORHIGH-PRECISIONLINEARMOTOR龍如意哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國內(nèi)圖書分類號：TP273學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號:681.5密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文高精度直線電機模型辨識及控制研究碩士研究生：龍如意導(dǎo)師：班曉軍副教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：控制科學(xué)與工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2015年6月30日授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP273U.D.C.:681.5T
2、hesisfortheMasterDegreeinEngineeringMODELIDENTIFICATIONANDCONTROLFORHIGH-PRECISIONLINEARMOTORCandidate：LongRuyiSupervisor：AssociatePro.BanXiaojunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefe
3、nce：June,2015Degree-Conferring-InstitutionHarbinInstituteofTechnology摘要摘要永磁同步直線電機(PMLSM)能夠直接提供直線推力，其直線型結(jié)構(gòu)使它不受離心力的約束，同時取消了旋轉(zhuǎn)電機與工作臺之間的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，因此在需要直線驅(qū)動的場合中，相比旋轉(zhuǎn)電機，直線電機伺服控制系統(tǒng)可以獲得更大的運行速度和加速度以及定位精度。直線電機的這些特性使它在軍事、交通、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，特別是在數(shù)控機床中成果顯著。但是也因為直線電機的一些不足限制了其控制系統(tǒng)性能的提高，例如摩擦力
4、和齒槽力以及直線電機特有的端部效應(yīng)等問題。因此，分析限制直線電機性能提高的原因并研究解決方法具有重要的意義。本文在電磁場分析的基礎(chǔ)上，研究了紋波推力和摩擦力等干擾產(chǎn)生的原因及其模型，建立了永磁同步直線電機的動力學(xué)模型，并對其中重要的參數(shù)進行了辨識，最后針對速度環(huán)和位置環(huán)設(shè)計了控制器。首先，從電磁場的角度探討了直線電機運行時推力出現(xiàn)波動的原因，通過解析法中的等效磁化電流方法建立PMLSM的氣隙磁場模型，并通過有限元分析方法建立電機的幾何模型得到了磁場分布曲線，證明紋波推力是端部效應(yīng)和齒槽效應(yīng)引起的。然后分析了摩擦力的形式及負載力、負載質(zhì)
5、量對直線電機的影響，并利用坐標變換推導(dǎo)出電磁推力方程，由此建立了完整的永磁同步直線電機的動力學(xué)模型。其次，對PMLSM動力學(xué)模型中的主要參數(shù)，通過帶有遺忘因子的遞推最小二乘算法來辨識；而對紋波推力和摩擦力，因為兩者都是非線性形式，所以根據(jù)有限元分析法仿真得到的數(shù)據(jù)，用頻譜分析方法辨識出它們的主要頻率。最后，將永磁同步直線電機應(yīng)用到控制系統(tǒng)中，研究了PMLSM閉環(huán)系統(tǒng)的控制策略，分別給速度環(huán)和位置環(huán)設(shè)計了PI和PID控制器，并且針對PID控制器的參數(shù)調(diào)節(jié)問題，采用了工程設(shè)計法和遺傳算法兩種方法來整定控制器的參數(shù)。最后，在理論分析的基礎(chǔ)上
6、，通過MATLAB搭建PMLSM的控制系統(tǒng)模型和編寫m程序，通過ANSOFT電磁分析軟件建立PMLSM的幾何模型，仿真永磁同步直線電機的電磁場、模型辨識和系統(tǒng)控制過程，對上述理論、辨識算法和控制方法進行了驗證。關(guān)鍵詞：永磁同步直線電機紋波推力端部效應(yīng)齒槽效應(yīng)PID參數(shù)整定-I-AbstractAbstractPermanentmagneticsynchronouslinearmotor(PMLSM)canprovidestraightforcedirectly.Itslinearstructuremakesitescapefromce
7、ntrifugalforceandallintermediatetransmissionmechanismcanbecanceledbetweenrotationmotorandworkbench.Therefore,inthecaseofdemandingstraightlineardriver,comparedwitharotarymotor,linearmotorcontrolsystemcanachievegreaterspeedandaccelerationandpositionaccuracy.Thesecharacter
8、isticsmakelinearmotorhaswideapplicationinthefieldofmilitary,transportation,industryandsoon,especiallygetremark
