永磁直线同步电机控制策略的研究

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1、浙江大学博十学位论文：水磁直线同步电机控制策略的研究摘要为满足现代高性能伺服驱动系统的需要，设计出响应快、鲁棒性好、实现方便并具有一定的自适应能力和较强的抗干扰能力的控制器，本文对永磁直线同步电动机的控制策略进行了研究。在对永磁同步电动机的数学模型和控制理论进行全面、深入研究的基础上，吸收相关学科的新思想、新理论和新技术，建立了永磁直线同步电机进给系统的理论模型，并采用理论分析与计算机仿真相结合的方法，系统地进行了研究。本文的研究内容包括：第一章回顾了直线电机的发展历程，介绍了直线交流伺服系统的特点、应用及存在的问题，阐述了研

2、究高速数控永磁直线同步电机直线进给系统的重要意义；针对现代交流驱动与伺服系统发展的趋势，阐述了永磁直线同步电机直线进给系统的重要意义。本章在总结永磁直线同步电机直线进给系统的研究现状及控制策略发展状况的基础上，介绍了本博士论文的主要研究内容。第二章首先阐述了统一电机转矩公式及矢量控制的基础，简要分析了永磁直线同步电机的基本结构和工作原理，并基于电机统一理论给出了永磁直线同步电机空问矢量变换公式及其相应的数学模型，以此推导出永磁直线同步电机d-q轴模型及推力公式，最后以空间电压矢量(SVPWM)方法对其进行了转子磁场定向控制建立

3、了仿真模型。第三章主要分析了直线永磁同步电机推力直接控制的各个组成部分的基本原理及实现方法，指出磁链和转矩控制的原理和不足。在对电压空间矢量对推力的直接作用进行分析的基础上，提出了几种不同的基于电压预测的方法：基于推力的电压预测控制、模糊直接推力电压预测控制等。并基于Matlab／SLmulink建立了永磁直线同步电机推力直接控制的仿真模型，仿真结果分析证实，与传统的DTG方法相比，这些方法不但保持了快速响应的特点，而且稳态运行时的磁链、推力脉动得到明显的改善。尽管直接接力控制具有结构简单、易于实现的特点，但对电机参数精度要求

4、很高，而电机又是一种非线性系统且运行过程存在电机参数及负载扰动的不确定性，凶此第四章介绍了具有响应快、鲁棒性好、设计实现方便等优点的滑模变结构控制方法与直接推力控制相结合的性能优良的控制器。考虑到电机是一种非线性系统及运行过程中参数扰动的不确定性，第：丘章首先介绍了非线性控制系统的特点及研究方法，分析了非线性系统稳定性的Lyapunov浙江大学博士学位论文：永磁直线同步电机控制策略的研究第二方法；把新颖的非线性反推控制策略应用于永磁直线同步电机速度跟踪控制，并分步设计出结构简单且具有全局鲁棒稳定性的自适应非线性控制器；最后，对

5、设计的非线性控制器进行了计算机仿真，验证了系统设计的有效性和可行性。第六章总结了全文的主要研究成果，并展望了下一步的研究工作。本文所做工作的创新性，主要表现在以下几个方面：1．论文在成功地将直接推力方法应用于直线永磁同步电动机控制的同时，通过推力电压预测、模糊分级电压预测等手段，根据推力需求施加适当的电压矢量，有效地降低了推力脉动，改善了其动静态运行特性。2．论文将具有响应快、鲁棒性好、设计实现方便等优点的滑模变结构控制方法与直接推力方法结合，设计出了具有一定自适应能力和较强的抗干扰能力的高性能交流伺服系统一一基于自适应滑模变

6、结构的直线永磁同步电机直接推力控制(AsMc．DTC)，解决了直接推力控制中由电机参数变化所带来的系统扰动。3．电机是一种非线性系统，在运行过程中参数扰动存在不确定性，论文将非线性控制策略一一逆推控制方法引入，设计了具抗干扰能力的直线永磁同步电动机的自适应逆推控制器。关键词：永磁直线同步电动机，直接推力控制，模糊控制，非线性控制策略，李亚普诺夫函数，鲁棒稳定，逆推控制，滑模变结构浙江大学博士学位论文：永磁直线同步电机控制策略的研究ABSTRACTTheresearchthemeoftllisdissertationisfocu

7、sedoncontrolschemeofPermanentMagnetLinearSynchronousMotors(PMLSM)．Inordertosarisfytherequirementofservosystemwithhighperformance，itisnecessarytodesignthecontrollerofself-adaptabilityandhigheranti—disturbancewithfastspeedresponseandrobuststabilization．Basedontheresea

8、rchofthePMLSMmathematicmodelandcontroltheories，aPMLSMfeedsystemisestablished．Thedynamics，optimizationandcontrolstrategyaswellassomekeytech