永磁同步直线电机驱动系统的仿真研究

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1、分类号：UDC：密级：学校代号：学号：广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)118452110804362永磁同步直线电机驱动系统的仿真研究刘杰指导老师姓名、职称：童云教授ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceSimulationResearchofPermenetMagnetLinearSynchronousMotorDriveSystemCandidate

2、：LiuJieSupervisor：Prof．ZhangYunJune2011FacultyofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou。Guangdong，P．R．China，510006㈣0帅5Ⅲ9m4㈣2帆9iiii¨●■I洲Y摘要直线电机是一种不需要中间转换机构而直接产生直线运动的新颖电机，因而具有广阔的应用和发展前景。目前，直线电机驱动系统由于受多种扰动因素的影响，很难满足高性能的要求，影响了直线电机驱动系统产品的推广。本文在研究直线电机

3、驱动系统结构的基础上，提出了对驱动系统中易变变量预估及参数辨识的改进方案，并用Matlab仿真工具验证了预估、辨识算法的可行性。本文的研究主要有以下几点：(1)通过对永磁同步直线电机内部电磁关系、机械运动情况的分析，推导出了永磁同步直线电机数学模型，并在Matlab／Simulink仿真平台上验证了本文推导的正确性。(2)分析和研究了永磁同步直线电机的矢量控制原理和技术，指出矢量控制应用于直线电机驱动系统中的优点，确定矢量控制作为系统控制方案。分析推导了矢量控制系统各环节的等效传递函数。根据驱动系统控制结构

4、，分别建立了电流环、速度环和位置环对应的数学模型。完成电流环、速度环和位置环的控制器参数的整定设计。仿真实验表明，该系统设计方法简单，可以较好的实现直线电机驱动系统控制器中参数的整定。(3)永磁同步直线电机运行过程中，永磁体的磁链，电机的质量、所受的摩擦力及负载阻力等易变的特点，本文推导出了磁链的递推表达式，并提出了采用带有遗忘因子的最小二乘法对系统部分参数进行辨识的方案，给出了变量预估及参数辨识之后的补偿控制方法。仿真结果表明，带遗忘因子的最小二乘辨识器辨识速度快，精度高，可以有效地提高系统的性能。(4)

5、对控制系统的硬件实现进行探讨，给出了各主要模块的电路实现，并讨论了在硬件设计过程中需注意的抗干扰措施。最后探讨了系统软件部分的实现，给出了各功能模块的实现方法，对软件设计过程中需注意的抗干扰措施也进行了讨论。关键词：永磁同步直线电机；数学模型；参数辨识；最小二乘；补偿广东工业大学硕士学位论文AbstractLinearMotorisanoveltymotorwhichcanprovidelinearmotionwithoutanymediummachine．Ithaswideexpectedapplicat

6、ionanddevelopment．Becauseofmanydisturbancesthatlinearmotordrivesystemsuffers，thesystemcannotmeettherequirementofhighperformance，whichaffectsthepromotionoflinearmotordrivesystemproducts．Thispaperresearchesonthepredictionofvariablesandidentificationofparamet

7、erswhichareeasilychangedduringsystemrunning．Animprovesolutionisprovided．ThepractisabilityofthismethodisvalidatedbysimulationinMatlab．Mainstudyofthispapercontains：(1)ThroughanalysisofrelationshipbetweenelectricityandmagnetinthePermanentMagnetSynchronousLine

8、arMotor(PMLSM)andthemechanicalmotionsituationofPMLSM，thispaperdeducesPMLSM’SmathematicalmodelandvarifiesitseffectivenessinMatlab／Simulinksimulationplatform．(2)Thispaperanalyzesthepricipleandtechnologyofvector