直线电机系统的复合智能控制

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1、学校代码10459学号或申请号201212202351密级川ki士学位论文直线电机系统的复合智能控制作者姓名:李万周导师姓名:侯伯杰副教授学科门类:工学专业名称:机械电子工程培养院系：机械工程学院完成时间：2015年5月Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMaster(doctor)CompoundIntelligentControloftheLinearMotorSystemsByWanzhouLiSupervisor：B

2、ojieHou,AssociateProfessorMasterofEngineeringMechanicalEngineeringSchoolMay2015学位论文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.独立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宂作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：曰期：年J"月zj曰学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的

3、职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：曰期：年上月2?曰摘要摘要和传统的旋转电机相比较，直线电机由于没有中间传动装置的特点，使得其具有

4、结构简单、摩擦小、灵敏度高、精度高、速度大小不受到限制等独特的优势。近年来伴随着直线电机制造水平和相关控制技术的发展，直线电机已被广泛地应用于军事武器、工业生产以及生活用品的各个领域，例如磁悬浮列车、高速高精加工、芯片和集成电路制造、高精密仪器等。随着制造业日益朝着高速化、精密化趋势的发展，将来直线电机在生产制造以及日常生活中的应用必然会更加广泛。因此，研究直线电机结构原理和直线电机运动控制技术就显得十分有意义。PID控制技术是一种具有悠久历史的控制技术，凭借操作简单、易实现等优点，现已成为当今工业控制中应用最为普遍

5、也最为成熟的控制方法。众所周知，PID控制器中含有三个需要调节的控制参数（比例、积分、微分系数），实际生产使用中若想得到满意的控制效果就必须对PID控制器的这三个参数进行调节。目前实际生产中PID参数的整定方法大部分为手工整定、基于经验或者基于整定公式算法的整定方法。然而，由于实际的工业控制过程往往是多样化、非线性和瞬变性的，这些方法整定的PID参数系统控制效果往往不能满足要求，尤其对于速度和精度要求都较高的直线电机系统PID控制器整定的效果更是差强人意。本文在建立了直线电机的数学模型基础之上，分析了各种PID控制器

6、参数的整定方法，针对实验永磁直线电机的模型和直线电机系统本身的特点，设计了直线电机的PID控制器，提出利用果蝇优化算法优化直线电机BP神经网络的权值矩阵来实现PID参数的自整定，对实验直线电机建立Matlab/Simulink模型，进行仿真，并将其和传统BP神经网络PID控制参数自整定的控制结果进行比较。传统的直线电机伺服系统通常采用PID位置跟踪反馈控制的方式，但是随着对控制精度的要求不断提高，一般的PID控制由于控制精度的限制、负载扰动等因素的影响，控制效果往往不能达到预期效果。本文针对这种情况提出了自适应“速度

7、+加速度”前馈补偿的复合前馈PID控制策略，即保留了原有PID控制的特性又能充分利用速度前馈和加速度前馈控制的优点，使直线电机能够I摘要更好地应用于高速、高精的运动控制中。最后，利用MATLAB/Simulink对实验系统的直线电机建立了带有“速度+加速度”自适应复合前馈的模型，并对直线电机模型的升降速曲线控制效果进行仿真。利用计算机控制的直线电机实验系统进行大量实验，验证了结论的正确性，实现了直线电机系统的复合智能控制。关键词：直线电机PID控制果蝇优化算法BP参数自整定复合前馈控制速度前馈加速度前馈IIAbstr

8、actAbstractComparedwiththeconventionalrotarymotor,thelinearmotordoesn'thavetheintermediatetransmissionequipments,whichletsitretainlotsofadvantagessuchasdirecttransmission,sm