基于模糊自适应整定pid的直线开关磁阻电机位置控制研究

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1、分类号TM336学校代码10590UDC621密级公开深圳大学硕士学位论文基于模糊自适应整定PID的直线开关磁阻电机位置控制研究学位申请人姓名杨雷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潘剑飞教授深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于模糊自适应整定PID的直线开关磁阻电机位置控制研究是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已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过的作品或成果。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。本声明的法律结果由本人承担。论文

2、作者签名：日期：年月日基于模糊自适应整定PID的直线开关磁阻电机位置控制研究摘要在现代工业生产中，大多数先进的生产过程都需要直线运动操作。为了完成直线运动,传统方式中采用旋转电机，再通过传动装置把旋转电机的旋转运动转化成直线运动。但是在高频往复运动，以及高控制精度要求的位置控制系统中，适合采用像直线开关磁阻电机(LinearSwitchedReluctanceMotor，LSRM)这样的直线电机。目前这种电机还没有得到普遍应用。主要存在的问题是LSRM的准确数学模型很难建立，且存在力矩脉动，因此控制比较困难。但是随着电力电子技术的发展，开关磁阻电机以其结构简单，性能优越，近年来受

3、到学术界的普遍关注，更多高校和研究机构开始展开研究。本文结合先进控制技术的发展，对LSRM位置控制系统的控制策略展开研究。本文先分析了LSRM的基本结构和工作原理，推导了LSRM的基本方程。LSRM具有较强的非线性特点，准确数学模型的建立比较困难。接着，本文针对LSRM位置控制系统，分别设计了系统辨识自适应控制器和模糊自适应整定PID控制器。LSRM位置控制系统近似为离散二阶系统，文中采用系统辨识方法估计二阶离散系统参数，在此基础上采用极点配置自适应控制；利用模糊自适应整定PID控制器不依赖被控对象数学模型的特点，设计模糊自适应整定PID控制器，实时调整PID控制器参数以适应被控

4、对象参数的变化。文章最后搭建dSPACE运动控制平台，对几种控制算法进行实现。试验中参考输入位置信号是幅值为20mm，频率为0.5Hz的方波信号。实验结果显示，模糊自适应整定PID控制器获得了±3μm以内的控制精度；文章进一步引入弹性系数为100N/m的弹簧作为负载，实验结果显示，该控制器仍能保持±9μm以内的稳态误差，实验结果表明该控制器能够获得比较高的稳态控制精度，且抗连续负载扰动能力较强。关键词：直线开关磁阻电机；系统辨识自适应；模糊自适应整定PID；运动控制本文得到国家自然科学基金（51477103）、广东省工业高新技术领域项目（2015A010106017）和广东省自然

5、科学基金（2014A030313564）资助IThePositionControlBasedonFuzzyAdaptiveSettingPIDforLinearSwitchReluctanceMotorAbstractInmodernindustrialproduction,straightlineoperationisneededinmostadvancedproductionprocess.Inordertoachievelinearmotion,traditionally,therotationmovementofrotarymotorcouldbeconvertedint

6、olinearmotionbytransmissiondevice.While,linearmotorsuchasthelinearswitchedreluctancemotor(LSRM)issuitableforthelinearmotionwithhighfrequency-reciprocating,aswellasthepositioncontrolsystemwithrequirementforhighcontrolaccuracy.ThemotorhasnotbeenwidelyusedforthereasonthatthemathematicmodelofLSRM

7、isdifficulttoestablishaccuratelywithatorqueripple,thereforeitisdifficulttocontroltheLSRM.Whilewiththedevelopmentofpowerelectronictechnology,switchedreluctancemotorwithsimplestructure,perfectperformance,hasattracteduniversalattentionbyacademic