自适应鲁棒控制及其在永磁同步直线电机上的应用

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1、硕士学位论文自适应鲁棒控制及其在永磁同步直线电机上的应用ADAPTIVEROBUSTCONTROLANDITSAPPLICATIONTOPERMANENTMAGENTSYNCHRONOUSLINEARMOTOR韩记晓哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP23学校代码：10213国际图书分类号:338.1密级：公开工学硕士学位论文自适应鲁棒控制及其在永磁同步直线电机上的应用硕士研究生：韩记晓导师：强盛副教授申请学位：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2016年6月30日授予学位单

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.13U.D.C.:621.391DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringADAPTIVEROBUSTCONTROLANDITSAPPLICATIONTOPERMANENTMAGENTSYNCHRONOUSLINEARMOTORCandidate：HanJixiaoSupervisor：AssociateProf.QiangShengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineer

3、ingSpecialty:ControlScienceandEngineeringUnit：Dept.ofControlScienceandEngineeringDateofOralExamination：June,2016University：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要双工件台光刻机采用宏微驱动的方式，以达到整个系统对速度和精度的要求，作为宏动台的执行机构—永磁同步直线电机（PMLM），主要负责大行程的直线运动，其定位精度要求达到微米级。但是由于直线电机特殊的

4、结构特点，在控制中存在的主要问题有：参数不确定性、模型不确定性和各种非线性干扰力的影响。为了达到要求的控制性能，必须对以上问题进行解决。因此本文选用了自适应鲁棒控制方法，然后通过仿真验证了其控制效果，使系统的跟踪性能和抗扰性都得到了提高。首先，阐述了永磁同步直线电机的基本结构和工作原理，正是由于其开断的结构特点也带来了边端效应这种非线性干扰力。然后对其dq轴数学模型进行了推导，得到了推力方程，因此可以通过控制电流来完成对永磁同步直线电机的控制。接着对直线电机受到的最主要非线性力—定位力做了详细阐述，获得了其理想的数学模型。

5、最后在前面基础上建立了直线电机数学模型。其次，针对直线电机存在的参数不确定性问题选用了自适应控制方法，这样控制器的参数并不是固定不变的，可以采用参数自适应律对未知参数进行在线辨识，从而更新控制器。由于电机模型的相对阶大于1，需要采用反步法的思想进行设计。因此首先阐述了反步法的设计思路，然后分析了自适应控制的基本原理，结合反推法得到了自适应反步法的设计过程。最后针对实际模型进行了控制设计和仿真验证。再次，针对自适应控制存在的不足，阐述了确定性鲁棒控制思想，并进行了MATLAB仿真，验证其可以有效的抑制各种干扰的存在。为了综合

6、两种控制方法的优点，提出了自适应鲁棒控制方法，将其应用到直线电机上，通过仿真可以得到其跟踪性能和抗扰性都得到了提高。最后，针对实际应用中由于测量噪声的存在会对控制器中参数自适应律部分和自适应模型补偿部分造成影响，从而影响控制器的控制效果。为此提出了基于期望补偿的自适应鲁棒的思想，用期望轨迹作为反馈回归量，控制器的其它部分与自适应鲁棒一样，最后经过MATLAB仿真，证明了其可以很好地抑制测量噪声的影响。关键词：永磁同步直线电机、定位力、反步法、自适应控制、自适应鲁棒控制I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInor

7、dertoachievetherequirementofhighspeedandhighprecision,thedoublewaferstagelithographyadoptsmacromicrodriveway.Astheexecutingagencyofmacrotable,permanentmagnetsynchronouslinearmotor,mainlyresponsibleforthelinearmotionoflargetrip,itspositioningaccuracyisrequiredtoach

8、ievemicronlevel.Howeverduetothecharacteristicsofthelinearmotor,themainproblemsinthecontrolare:theobviousmodeluncertainty,parameteruncertainty,andtheinfl