永磁同步直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制策略研究

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1、廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（工學(xué)碩士）永磁同步直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制策略研究彭瑞二〇一五年五月分類號(hào)：學(xué)校代號(hào)：１１８４５ＵＤＣ：密級(jí)：學(xué)號(hào)：２１１１２０４１０７廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（工學(xué)碩士）永磁同步直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制策略研究彭瑞指導(dǎo)教師姓名、職稱：曾岳南教授專業(yè)或領(lǐng)域名稱：控制科學(xué)與工程學(xué)生所屬學(xué)院：自動(dòng)化學(xué)院論文答辯日期一五年五月：二〇ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎｄｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｙｇｙｆｏｒｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆ

2、ＭａｓｔｅｒｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒＳｃｉ（ｇｉｎｇｅｎｃｅ）ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙａｎｄＤｒｉｖｅｏｆｔｈｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＬｉｎｅａｒＭｏｔｏｒＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＰｅｎＲｕｉｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＺｅｎＹｕｅｎａｎｐｇＭａｙ２０１５ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＧｕａｎｄｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｙｇｙＧｕａｎｚｈｏｕＧｕａｎｄｏｎＰ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ５１０００６ｇ，ｇｇ，

3、，４＾摘要永磁同步直線電機(jī)（ＰＭＳＬＭ）相較于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有高速度、高精度、大推力以及直接驅(qū)動(dòng)等許多優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體制造、高精度數(shù)控機(jī)床、印刷設(shè)備等許多領(lǐng)域“”。有廣闊的應(yīng)用前景但直線電機(jī)因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及釆用零傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，由負(fù)載擾動(dòng)、系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)以及定位力擾動(dòng)等因素形成的推力波動(dòng)將直接影響其伺服系統(tǒng)低速時(shí)的速度平穩(wěn)性以及定位精度，嚴(yán)重制約著直線電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐。因此本文從控制角度出發(fā)，對(duì)于如何提高直線電機(jī)伺服系統(tǒng)的魯棒性問題進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文首先分析了永磁同步直線電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)以及工作原理，采用坐標(biāo)變換思

4、想，在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（ｃ／ｇ坐標(biāo)系）下建立了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，引入矢量控制理論，＝分析并確定釆用／０的控制策略，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述了電壓空間矢量脈寬調(diào)節(jié)，（ＳＶＰＷＭ）技術(shù)，。在由內(nèi)而外地分析了直線伺服系統(tǒng)的三環(huán)控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了永磁同步直線電機(jī)的速度控制策略一。在速度控制器設(shè)計(jì)中，釆用滑模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙自由度控制器取代傳統(tǒng)單自由度ＰＩ控制器，利用滑?？刂破鞯目焖傩允沟孟担崳娊y(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤性能，；釆用ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器作為輸出反饋控制器對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)以及外在阻力等不確定因素進(jìn)行有效抑制，削弱滑?？刂埔鸬南到y(tǒng)抖振，以此來提高系統(tǒng)的魯棒性。同時(shí)

5、針對(duì)永磁同步直線電機(jī)定位力引起的推力波動(dòng)一問題，本文提出了種基于ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推力波動(dòng)抑制策略，通過設(shè)計(jì)ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推力波動(dòng)觀測(cè)器來有效地抑制推力波動(dòng)問題一，以此來削減干擾源，進(jìn)步減少系統(tǒng)抖振，改善系統(tǒng)性能。利用仿真軟件Ｍａｔｌａｂ對(duì)上述理論方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后，本文以ＴＩ高速電機(jī)控制芯片ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２為控制核心，基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)ＤＳＰ／ＢＩＯＳ，詳細(xì)地介紹了永磁同步直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)方法。搭建了控制系統(tǒng)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試及實(shí)驗(yàn)效果評(píng)估，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)一步系統(tǒng)優(yōu)化及控制算法改進(jìn)等工作奠定了基礎(chǔ)證了控制方案的正確性，

6、為日后進(jìn)。關(guān)鍵詞一：永磁同步直線電機(jī)矢量控制滑模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙自由度控制推力波動(dòng)；；；抑制；ＤＳＰＩＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＰｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒ（ＰＭＳＬＭ）ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｒｏｔａｒｙｍｏｈ－－－ｔｏｒｈａｓｍａｎａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｈｉｇｓｐｅｅｄｈｉｒｅｃｉｓｉｏｎｈｉｈｔｈｒｕｓｔ，ｄｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅｙ，ｇｈｐ，ｇａｎｄｓｏｏｎ．Ｉｔｈａｓｂｒｏａｄａｌｉｃａｔｉｏｎｒｏｓｅｃｔｓｉｎｓｅｍｉｃｏｎ

7、ｄｕｃｔｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｒｅｃｉｓｉｏｎｐｐｐｐｇ，ｐＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｒｉｎｔｉｎｅｕｉｍｅｎｔａｎｄｍａｎｏｔｈｅｒａｒｅａｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅ，ｐｇｑｐｙ，＂＂ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｎｅａｒｍｏｔｏｒａｎｄｕｓｉｎｔｈｅｚｅｒｏｔｒａｎｓｍｎｄｒｉｗａｌｉｇｉｓｓｉｏｖｅｙ，ｔｈｅｔｈｒｕｓｔｒｉｌｅｃａｕｓｅｄｂｙｌｏａｄｄｉｓｔｕｒｂａｎ