直线永磁同步电机变论域模糊pid控制技术研究

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1、2012年8月机床与液压Aug．2012第4O卷第15期MACHINET0OL＆HYDRAULICSVo1．40No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．15．007直线永磁同步电机变论域模糊PID控制技术研究历达，张涛，唐传胜(1．平高集团有限公司，河南平顶山467001；2．电子科技大学，四川成都611731)摘要：针对永磁同步直线电机中存在非线性、时变性、强耦合性和外部负载不确定性等特点，结合PID控制与模糊控制的优点，将变论域思想引入控制器的设计中，提出一种可变论域自适应模糊PID

2、速度控制策略。该策略解决了在既定规则下无法保证高精度控制的问题，提高了系统的控制性能。仿真结果表明：所提出的控制策略与常规PID控制和模糊PID控制相比，具有更高的控制精度、更快的响应速度和更强的鲁棒性能。关键词：直线电机；PID控制；模糊控制；变论域模糊控制中图分类号：TP273+．4文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)l5—027—3ResearchonVariableUniverseFuzzyPⅢControlTechnologyforPMLSMLIDa．ZHANGTao．TANGChuansheng

3、(1．PinggaoGroupCo．，Ltd．，PingdingshanHenan467001，China；2．UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，ChengduSichuan611731，China)Abstract：Focusingonthenon—linear，time—varying，strongcouplingandexternalloaddisturbanceexistinginPMLSM，anewvariableuniversefuzzyPIDco

4、ntrolstrategywasproposed．Thestrategy，absorbingtheadvantagesofPIDcontrolandfuzzycontrol，byintroducingvariableuniversemethod，hassolvedtheproblemofhigh-precisioncontrolinthegivenrules．Simulationresultsshowthattheproposedcontrolstrategyhashigherprecision，fasterresponse

5、andmorerobustnessthanconventionalPIDcontrolandfuzzyPIDcontro1．Keywords：Linearmotor；PIDcontrol；Fuzzycontrol；Variableuniversefuzzycontrol直线电机直接驱动系统具有结构简单、动态响应伸缩论域，从而大大降低了设计规则的难度，提高了快、行程大、精度高、速度和加速度大、振动和噪声系统控制的精度。小等优点，被广泛应用于机械、交通运输、物流等多1直线电机的数学模型个领域，尤其是各类高速精密机床的理想传动模不

6、考虑磁路饱和，忽略端部效应，d-q轴坐标系式。然而直线电机是一个复杂的非线性系统，具下的直线电机的数学模型为：有强耦合性，存在未建模动态和不确定外部负载扰动dia1w=_LiqV)等特点，给其控制带来一定的难度。PID控制以其结、。q构简单、易于实现、稳定性好且对外部负载扰动具有diq一定的鲁棒性，在实际中应用广泛，但过分依赖于对=。l詈LdiaV-krv)(1)象模型，无法实现高精度的性能要求。许多学者=(-F1．．．)将鲁棒控制、滑模变结构控制、神经网络控制、模糊控制等与PID控制相结合，提出了诸如鲁棒PID控其中：Mu

7、、i、i、LL分别表示d、q轴电制、变结构PID控制、神经网络PID控制和模糊PID压、电流及电感，对隐极式永磁同步直线电机L=控制等。鲁棒PID控制是基于最坏情况设计的，L=；R为电枢电阻；为定子磁钢在电枢中的耦随着系统阶次的增加，计算量会急剧增加，使问题求合磁链；为极距；k=,rr~0／r为反电势系数；k=解变得极其困难。神经网络PID控制中隐含层数目、1．5P为推力系数，P为极对数；为动子移动的神经元个数以及初始权值难以确定，大部分凭借个人速度；m为动子和负载的质量；B为黏性摩擦系数；经验；模糊算法中的模糊规则难以制定

8、等。F、、F分别为系统推力波动、摩擦力和负载扰作者针对模糊PID控制中存在的问题，提出了一动，F=F++为系统总扰动。种变论域模糊PID控制，通过调节伸缩因子，实时地为了获得最大的推理电流比，当采用i=0的磁收稿日期：201I一07—15基金项目：国家重大科技攻关项目(2009ZX0400