无铁芯圆筒永磁直线电机位置控制算法研究

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1、分类号TM359.4学校代码10590UDC621.3密级公开_'€刎大f：/«sl/SHENZHENUNIVERSITY硕士学位论文无铁芯圆筒永磁直线电机位置控制算法研究申请人姓名李艳申请人学号2120170515专业名称控制科学与工程导师姓名及职称潘剑飞教授原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本

2、声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：為fb曰期：年友月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解深圳大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属深圳大学。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其他机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅。本人授权深圳大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(涉密学位论文在解密后适用本授权书）论文作者签名：导师签名：曰期：外年t月7曰

3、曰期：x厂年y月7曰分类号TM359.4学校代码10590UDC621.3密级公开深圳大学硕士学位论文无铁芯圆筒永磁直线电机位置控制算法研究学位申请人姓名李艳专业名称控制科学与工程学院（系、所）机电与控制工程学院指导教师姓名潘剑飞教授无铁芯圆筒永磁直线电机位置控制算法研究摘要随着工业自动化的发展，永磁直线电机得到广泛应用，对电机的性能指标提出了更高要求，开发高级控制方法是一种有效途径。本文所研究的无铁芯圆筒永磁直线电机（IronlessTubularPermanentMagnetLinearMotor

4、-ITPMLM）是代表电机行业未来发展方向的一种新型特种电机，采用无铁芯、无刷、无磁阻、稀土永磁电机技术，改变了传统电机运用硅钢片与绕线定子结构，大大提高了电机系统的效率。本文分析了ITPMLM的工作原理和基本结构，给出电机两相旋转坐标系上的数学模型；使用Maxwell电磁有限元仿真软件建立电机的仿真模型，对电机的磁场分布和推力输出进行有限元仿真计算，并得出电机的电磁特性；将比例-积分-微分（PID）控制算法、自适应控制算法及滑模变结构控制算法基于Matlab/Simulink仿真平台实现对控制算法的

5、仿真，验证其可行性。在相同的实验条件下，给定系统同一参考位置信号，将三种控制算法应用于对电机的实时位置控制，通过对比、分析实验结果，得出不同控制算法在同一控制对象上控制性能的优劣。搭建ITPMLM的位置控制实验平台，该平台包括硬件和软件系统两大部分。硬件部分主要由dSPACE运动控制卡、驱动器、位置编码器和电源组成；软件部分主要由Matlab/Simulink和dSPACE接口程序组成，控制算法使用Simulink模块和S函数来实现，并完成实验调试。实验结果表明：在参考输入幅值为10mm，频率为0.5

6、Hz的方波信号下，滑模变结构控制器取得3µm内的稳态误差，且具有快速的响应特性；极点配置自适应控制的控制效果略差于滑模控制；PID控制器的响应不对称，且稳态误差较大为52µm。关键词：无铁芯圆筒永磁直线电机；有限元分析；极点配置自适应；滑模控制IThealgorithmresearchpositioncontrolbasedonironlesstubularpermanentmagnetlinearmotorAbstractWiththedevelopmentofindustrialautomatio

7、n,thepermanentmagnetlinearmotorhasbeenwidelyusedandthehigherrequirementsonitsperformanceshavebeenputforward.Inordertomeetthehigherrequirements,developinganadvancedcontrolmethodisfoundtobeaneffectiveway.Inthispaper,theresearchofcorelesstubularpermanentma

8、gnetlinearmotor(ITPMLM)isanewtypeofspecialmotorwhichrepresentsthefuturedevelopingdirectionofthemotorindustry,itusestechnologiesofnoiron,nocorebrushless,noreluctanceandrareearthpermanentmagnetmotor.Additionally,ithaschangedthestru