探索永磁直线电机的自抗扰控制

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1、华南理工大学硕士学位论文永磁直线电机的自抗扰控制姓名：雷春林申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：吴捷20040501摘要摘要直线电机是一种利用电磁能直接产生直线运动的装置。随着新材料的研制成功以及高性能电力电子器件和高速数字信号处理器(DSP)的出现，直线电机在交通运输、机械装卸、机械加工、制造自动化、仪器设备、家用电器等方面的应用越来越广泛。本文的研究对象是永磁直线同步电动机(PMLSM)。作者分析了其运行特性，并在电机的建模、控制和实验实现等方面做了一系列研究工作。首先，根据电机的统一理论，并参照旋转式永磁同步电动机的原理，分别建立了PMLSM在ab。坐标系、d-q坐标系

2、和a-刀坐标系下的标准模型。并推导了电机的连续时间状态方程。对于电机中存在的一些不确定性及其克服方法，文中也有阐述。其次，对于现在存在的一些先进控制技术进行了综合，诸如自适应控制、H.控制理论、智能控制理论。对各种方法进行了有效的分析，并对各种控制算法的优缺点也作了相应的研究。在电机的控制方面，针对系统中存在的不确定性和扰动，本文尝试应用了自抗扰控制器。根据性能指标要求，运用自抗扰控制技术设计了一个一阶自抗扰控制器进行速度控制。而自抗扰控制器的参数则利用了遗传算法进行搜索，得到控制器的最佳参数。在电机的控制系统中，因电磁动态远较机电动态快，再者由于DSP的运算速度有限，一些先进控制算法暂时无

3、法用实时的实验来验证。所以在本文的电机控制系统中，将电流环设计为一个独立的伺服放大器，这样调速系统的一些先进控制算法就可通过DSP来实现。最后，本文给出了基于DSP的逆变器/电机控制实验系统的设计，并用永磁直线电机在开环运行、速度闭环控制、位置跟踪、突加负载以及改变电机动子质量等工作模式的测试结果验证了这一实验系统和理论分析的一致性与有效性。本文为永磁直线电机的控制研究和实验做了一些尝试性的_[作。本文的研究工作得到了国家自然科学基金(No.60174025)和华南理工大学自然科学荃金(E5323288)的资助。关键词永磁直线电机;建模;自抗扰控制;伺服驱动器;数字信号处理器华南理工大学工学

4、硕十学位论文ABSTRACTLinearmotorsbelongtoaclassofmotiondevicethatcandirectlyproducelinearmotionfromelectromagneticenergy.Withtheadvancesofnewmaterials,high-performancepowerelectronicscomponentsandhigh-speedDigitalSignalProcessors(DSP),linearmotorsareincreasinglypopularinapplicationsofmasstransportation,as

5、sembling,machining,factoryautomation,instrumentsandapparatus,householdappliancesandotherfields.Inthisthesis,aPermanentMagnetLinearSynchronousMotor(PMLSM)hasbeeninvestigated.Theauthorhasanalyzeditsoperationalcharacteristicsandhasworkedonthemodeling,stateestimationandcontrolofthemotor.Firstly,basingo

6、ntheunificationtheoryofmotorsandreferringtotheprincipleofrotarypermanentmagnetsynchronousmotors,theauthorhasestablishedthestandardmodelsofthePMLSMinabccoordinates,ind-qcoordinatesandina-刀coordinates,respectively.Boththecontinuous-timestateequationsanddiscrete-timestateequationsofthemotorhavebeended

7、uced.Afewmodelinguncertaintiesthatexistinthemotorhavebeenidentified,andmethodstoovercomethemhavebeenproposedinthisthesis.Secondly,theauthorhassummarizedseveraladvancedcontroltechniquessuchasadaptivecontrolt