永磁同步直线电机滑模变结构直接推力控制

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1、永磁同步直线电机滑模变结构直接推力控制永磁同步直线电机滑模变结构直接推力控制【摘耍】本文针对直线电机控制系统采用具有高鲁棒性能的滑模变结构直接推力控制的新思路，解决实际系统中存在的多种因素对控制性能的影响问题，达到抑制推力脉动并获得良好动态响应性能的目的。仿真研究表明，本文提出的这种新型控制策略能极大地减小传统直接推力控制中因两个滞环调节器造成的静态推力脉动，同时又保持了直接推力控制固有的转矩快速响应特征和对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声具有的极强鲁棒性优点。【关键词】直线电机；滑模变结构；直接推力引言目前，永磁同步电机高性能控制策略已从矢量控制逐步发展到直接转矩控制。它与以往的矢

2、量控制的解耦控制方法不同，不需要把电机的定子电流分解为磁化分量和转矩分量，而是简单的通过检测定子电压和定子电流，直接在定子坐标系下计算电机的磁链和转矩［1］。滑模变结构控制是对非线性不确定系统的一种有效的综合方法,通过对切换函数符号判别，不断地切换控制量来改变系统结构，使状态变量运动到事先设计好的空间切换面上［2］。1、永磁同步直线电机直接推力控制在d-q坐标系下永磁同步直线电机的电压和磁链方程如下：(1)其中：分别为电压和电流的d-q轴分量；为绕组磁链d-q轴分量；为d-q轴电感；为永磁体磁链；为绕组电阻；为动子线速度；为极矩［3］。直线电机产生的电磁推力为：(2)三相绕组通入三相电流时会产

3、生空间旋转的磁动势，其与永磁体共同作用产生合成气隙磁场。定义该合成磁动势在M-T处标系上，取M轴始终定向于合成磁场的方向、T轴顺着移动方向超前90度电角度。记M轴与d轴之间的夹角为，绕组磁链矢量图如下[4]：图1绕组磁链矢量图通过以上分析和计算，得到永磁直线同步电机直接推力控制系统框图。2、滑模变结构控制器设计木质上说，永磁同步直线电机是一个强耦合、非线性、多变量系统。而滑模变结构控制与常规控制系统的不同之处在于系统的“结构”可以在动态的过程中，根据当吋的状态，对加给系统的干扰和系统的摄动具有完全的自适应性，而且迫使系统有目的地沿着预定的“滑动模态”的状态轨迹运动，使系统快速收敛到控制冃标。它

4、在处理模型不确定性和未知干扰等方面，具有很强的适用性。因此，将滑模变结构控制引入永磁立线同步电机的直接推力控制中[5]o2.1滑动模态设在系统：(7)的状态空间中，存在一个超曲面，它将状态空间分成上下两个部分。若要满足系统的滑动模态存在，必须满足下面两式：(8)或(9)3、结论木文设计了永磁同步直线伺服系统的滑模变结构直接推力控制。该系统具有结构简单、响应速度快等优点，它对系统内部参数摄动、外部干扰、测量误差以及测量噪声等具有极强的鲁棒性。即解决了传统直接推力控制存在的推力和磁链脉动较大、逆变器开关频率不恒定等问题，又保持了其固有的特性。这种设计方案并未增加系统硬件成本，而动、静态性能优杲，能

5、适用于要求推力快速响应的伺服系统，是一种能提高控制系统动、静态性能的有效解决方案。【参考文献】[1]VadimIUtkinVariablestructuresystemswithslidingmode[J].IEEETransAC,1997(2)：212〜221..2]In-SoungJung,Sang-BaeckYoon,JangHoShim.AnalysisofForcesinaShortPrimaryTypeandaShortSecondaryTypePermanentMagnetLinearsynchronousMotor・IEEETrans・onEnergyConversion,19

6、99(4)：1265~1270・[3]郭庆鼎，王成元周美文，孙廷玉•直线交流伺服系统的精密控制技术[M]・北京：机械工业出版社，2000.[4]胡跃明•非线性控制系统理论与应用[M].北京：国防工业出版社，2001.[5]孙宜标，郭庆鼎•交流直线伺服系统的模糊滑模变结构控制[J]・沈阳工业大学学报,2002,Vol.24,No.4：317-321.