永磁同步直线电机伺服系统能量成型及性能控制研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212182073密级硕士学位论文永磁同步直线电机伺服系统能量成型及性能控制研究作者姓名：姚涛导师姓名：焦留成教授学科门类：工学专业名称：电机与电器培养院系：电气工程学院完成时间：2015年5月Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchoftheLinearPermanentMagnetSynchronousMotorServoSystemPerformanceControlBasedonEnergyShapingByT

2、aoYaoSupervisor:Prof.LiuchengJiaoElectricMachinesandElectricApparatusSchoolofElectricalEngineeringMay2015本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究原创性声明所取得的成果。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己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做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。学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学

3、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，允许论文被查阅和借阅；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：洳诠-為曰期：上0丨工年〈月…曰摘要摘要永磁同步直线电机直接产生直线运动，不需要中间传动环节，具有小体积、大推力、低损耗、小时间常数、快响应等特点，非常适合于代替传统的“旋转伺服电机+滚珠丝杠”

4、直线进给传动模式，在现代数控加工技术中应用广泛。LPMSM伺服系统要求设计的控制器能够实现高精度、高动态性能的速度或定位控制。但LPMSM由于构造的特殊性、参数不固定和外界的各种干扰等因素的影响，导致了其控制问题的复杂性，实现高性能的控制，是一个值得研究的课题。本文针对永磁同步直线电机为控制对象，以能量成型的控制方法来实现对永磁同步直线交流伺服系统进行速度控制，开展了研究。首先，综述了直线电机的发展及应用、国内外研究现状，介绍了直线电机的控制策略，研究了永磁同步直线电机的基本结构、基本工作原理、在各种坐标系下的数学建模。其次，分析了基于能量成型的端口受控哈密顿控制方法，

5、对永磁同步直线电机进行了端口受控哈密顿实现，在此基础上采用互联和阻尼配置的无源性控制方法设计了永磁同步直线电机伺服控制系统的速度控制器，并对其稳定性进行了分析。再次，通过Matlab软件实验仿真，结果表明基于能量成型的哈密顿控制方法是可行的，同时与永磁同步直线电机的PID控制研究进行仿真对比，体现了前一种控制方法的优越性。关键词：永磁同步直线电机；能量成型；端口受控哈密顿；互联和阻尼配置；控制IAbstractAbstractThelinearpermanentmagnetsynchronousmotor(LPMSM)generateslinearmotionwitho

6、utanyintermediatetransmissionmechanism.Meanwhile,ithasaseriesoffeatures,Suchassmallsize,largeforce,lowloss,smalltimeconstantandrapidresponseetc.,whichisverysuitabletoreplacethetraditional"rotaryservomotorandballscrew"linearfeeddrivemodel,andhasbeenwidelyusedinmoderncomputernumericalcontr

7、ol(CNC)machiningtechnology.LPMSMservosystemcontrollerisdesignedtoachievehighaccuracyanddynamicperformanceofspeedorpositioncontrol.However,duetotheimpactwithstructuralasymmetry,parametervariations,avarietyofoutsideinterferenceandsoon,itscontroliscomplexandbecomesaworthysub