基于模糊增益调度算法直线电机控制系统设计

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1、国内图书分类号：TH112.5学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于模糊增益调度算法的直线电机控制系统设计硕士研究生：董超导师：隆志力副教授申请学位：工程硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH112.5U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringLINEARMOTORCONTROLSYSTEMDESIGNBASEDONFUZZYGAINSCHEDULIN

2、GALGORITHMCandidate:ChaoDongSupervisor:AssociateProf.LongZhiliAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:December,2012Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来，直

3、线电机由于其刚性高、响应快、高加速度和速度等优点，越来越广泛的应用与高精、高速自动化设备，但由于直线电机运行过程中负载的变化、系统参数摄动和各种干扰都直接作用到电动机上，影响定位平台的瞬态性能性和稳态性能，需要设计合适的控制算法来满足平台的控制要求。本课题主要针对倒装机中直线定位平台进行控制算法的设计，以实现对平台的高速度高精控制。首先搭建了控制系统平台，对单轴直线电机控制系统进行了系统辨识，得到近似的系统传递函数，对单轴直线电机定位系统采用全闭环控制，尝试传统Ziegler-Nichols整定方法进行控制，经过试验得到的控制效果不能满足高速

4、高精度性能需求，从而需要设计合适的控制算法。然后，根据实际系统中参数对系统性能的影响，利用MATLAB仿真，在速度控制环路设计增益调度PI控制器的算法，来提高控制系统的快速性和抗扰性要求。在位置控制环路使用模糊数学理论，分别采用P、PI、PD、PID控制器控制方法进行对比，得到能最好抑制系统超调量的控制方法。最终结合速度环和位置环设计的控制方法，仿真得到的控制结果满足了系统的控制要求。最后，利用已有DSP开发板，通过编程对上述算法进行实现，通过实验验证控制算法的实际性能，最终实现在高速高加速的情况下能够得到需要的控制要求，可应用于数控机床、半

5、导体设备等自动化装备的运动控制系统中。关键词：直线电机；高速度高精度；增益调整；模糊控制-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThelinearmotorXYplatformhasbeenwidelyusedinthehigh-precisionandhigh-speedautomationequipmentbecauseofitsadvantages,suchashighrigidity,fastresponse,highaccelerationandvelocity.Thesystemparameterperturbatio

6、nandallkindsofdisturbanceseffectthemotorbecauseofthechangedload.Atthesametime,thetransientperformanceandsteady-stateperformanceofthepositioningplatformwillbeeffectedwhenthemotorrunning.Consequently,controlalgorithmsneedtobedevelopedtomeetthecontrolrequirementsoftheplatform.

7、Thecontrolalgorithmforflip-chipequipmentisdesignedinthispapertoachievehigh-precisionandhigh-speedcontrol,soastomeettherequirements.Firstly,thecontrolsystemplatformisbuilt,andtheplatformsystemisidentifiedtogettheapproximatetransferfunctionofthecontrolledobject.Thefullclosed-

8、loopcontrollergainisgotbyZiegler-Nicholstuningmethod.Whilethecontrolperformancecan