基于迭代学习控制的永磁直线同步电机伺服系统

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1、万方数据电气传动和自动控制!皇皇宣塾些!!!!!竺塑!呈堂苎!塑ElectricDrive&AutomaticControI基于迭代学习控制的永磁直线同步电机伺服系统PMLSMServoSystemBasedonIterativeLearningControl北京科技大学信息工程学院(北京100083)曹勇李华德刘刚(BeringUniversityofScienceandTechnology,Beijing100083，China)CaoYongLiHuadeLiuGang摘要：针对永磁直线同步电机伺服系统，采用迭代学习控制策略来实现参考位置信号的跟踪控制。详细分析了迭代

2、学习ILC伺服控制器的模型结构，并给出伺服控制器的迭代学习更新法则。采用高性能DSll03控制器作为控制核心，搭建永磁直线伺服系统。实验结果表明，迭代学习控制下的永磁直线伺服系统具有准确的位置跟踪能力，对外部扰动具有很强的鲁棒性。关键词：迭代学习控制永磁直线同步电机伺服系统Abstract：AniterativelearningcontrolstrategyisproposedtocontrolthemoveofPMLSMservosystemtotrackreferencepositionsignalinthisstudy．Themodelstructureofitera

3、tivelearningaervocontrollerisanalyzedindetail．Theiterativelearningupdatingrulesofservocontrollerarepresented．ThepermanentmagnetlinearservosystemuseshighperformanceDSl103controllerascontrolcore．Finally，theexperimentalresultsdemonstratethatPMLSMservosystembasedoniterativelearningcontrolhasag

4、oodtrackingperformanceaswellasgoodrobustnessagainstexternaldisturbances．Keywords：iterativelearningcontrolPMLSMservosystem[中图分类号】TM921．54+1【文献标识码】A[文章编号]1000．3886(2007)05．0011．031引言永磁直线同步电机(PMLSM)构成的直接伺服系统，广泛应用于需要高速、高精度直线运动的场合，例如数控机床、机器人等。与传统旋转电机构成的间接伺服系统不同，它将驱动对象直接与电机动子相连，并做成机电一体化结构，不仅具有较小

5、的摩擦力、较大的直线推力、快速且精度高，同时能够实现较长距离的位置控制。但是，由于PMLSM直接伺服系统中没有中间传动机构，因此伺服性能在很大程度上受到驱动系统的不确定性所影响，包括推力波动、参数变化、外加负载扰动等。想要在PMLSM高性能伺服系统中获得准确的位置跟踪，就需要采用先进的控制策略，例如反馈线性化方法⋯、扰动观测器方法幢1、自适应控制方法

6、3’及模糊控制方法【·1等。这些方法中，有些需要精确的PMLSM参数或在线调整参数，有些需要设计者具有一定的经验，因此其结果往往是控制算法较为复杂且伺服性能不理想。本文将迭代学习控制(ILC)策略应用于PMLSM伺服控制器中，

7、实现高精度、快响应且算法简单的伺服驱动系统。文中详细分析了迭代学习ILC伺服控制器的结构和数学模型，给出系统迭代学习的更新法则，实验结果表明该方法具有很好的位置跟踪性能和鲁棒性能。2PMLSM位置伺服系统2．1PMLSM非线性位置模型永磁直线同步电机可以描述为电气子系统模型和机械子系统一：，一、模型：Hd=R。如+幻等一只卜兰_JL,iq∞(1)u。=R妒睹+只(号)(Lda+嘶。)互(2)凡=÷÷只[睇。i，+(厶一厶)如i，】(3)凡=Mx+肌+n(4)其中，式(1)和(2)表示PMLSM电气子系统；式(3)和(4)表示PMLSM机械子系统。H。(Uq)，i一(iq)和

8、厶(厶)分别为d轴(q轴)的电压、电流和电感；R，为初级绕组电阻；叱。为次级永磁体在初级侧感应出的磁链幅值；P。为极对数；凡为电磁推力；Fm为负载；D为粘滞摩擦系数；下为极距；M为动子质量；石为动子位置；戈=V为动子速度。由PMLSM数学模型可以看出，它是一个非线性运动系统。电气子系统可以表示成非线性方程：M(t)=Ri(t)+拦警+威(5)机械子系统可以表示成非线性方程：Kei(t)=Mx+玩+足(6)结合式(5)和(6)，有下面PMLSM非线性位置模型：二=(面D～K舰eKF，、I¨"靠u(￡)一古n(7)2．