数控机床永磁同步直线伺服系统免疫控制

针对数控机床永磁同步直线电机(PMLSM)伺服进给系统存在的波纹推力扰动、齿槽力扰动、端部效应扰动和其他不确定性扰动的问题,应用免疫反馈系统的免疫性原理在传统PID基础上设计了一种免疫PID控制器.免疫系统在大干扰和不确定性环境中都具有很强的鲁棒性和自适应性,使伺服系统既具有快速响应和设计简单的特点,又结合了免疫控制的抗干扰特性.在M ATLAB环境下对永磁同步直线电机数控机床伺服进给系统进行仿真,结果表明,此种控制方案下的PMLSM伺服系统具有更好的控制精度、较快的响应速度和较小的超调量,抗干扰能力更强.     

基于响应面法的双边长初级永磁直线同步电机多目标优化设计

永磁直线同步电机由于存在边端效应以及齿槽效应,在运行中不可避免地产生推力波动。针对高速大推力密度应用场景,对一种双边长初级PMLSM开展了优化设计。将有限元法与解析法结合,首先独立分析了轴向长度、极弧系数和初级轭部高度等单个参数对电机水平推力和推力波动的影响,并进一步采用Taguchi法筛选显著性较高的结构参数。在此基础上,以提高电磁推力、减小推力波动为优化目标对电机进行响应面分析,得到最终的电机尺寸优化参数。最后制作样机并搭建实验平台,验证了所提优化方法的有效性。     

基于Delta算子的永磁直线同步电机非脆弱保性能速度控制器设计

利用Delta算子离散化系统采样周期是显式参数的特点,基于Delta算子方法对永磁直线同步电机(PMLSM)不同采样周期下的非脆弱保性能速度控制器的统一化设计问题进行研究.以线性矩阵不等式(LMI)给出该控制器的存在条件.通过对PMLSM闭环系统极点的分析,表明所设计的非脆弱保性能速度控制器不但能保证PMLSM在其对象参数和控制器参数同时发生范数有界摄动时闭环系统仍保持渐近稳定,而且系统的二次型性能指标上界的数学期望值不超过某个给定的上界,而不考虑控制器参数摄动情况所设计的控制器在其参数摄动时闭环系统将无法保持稳定.     

基于RFNN补偿的直线伺服系统反推控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统,在分析影响直线伺服跟踪精度因素的基础上,采用智能反推控制策略对该伺服系统进行有效的补偿控制。考虑参数变化、外部负载扰动和摩擦力等不确定因素对系统伺服性能的影响,设计基于递归模糊神经网络(RFNN)的反推控制器,利用了递归神经网络具有捕获系统动态信息的优点,可实时补偿不确定因素对跟踪性能的影响。仿真结果表明,控制策略明显降低了不确定因素对系统性能的影响,从而显著提高了直线伺服系统的位置跟踪精度。     

垂直运动PMLSM电磁力角控制器仿真研究

本文通过对垂直运动永磁直线同步电机力角特性的分析,得出电磁力角控制策略,并设计出了电磁力角控制器。仿真结果表明,该控制方法提高了垂直运动永磁直线同步电动机运行的稳定性、可靠性和电机的运行效率,并可有效预防垂直运动永磁直线同步电动机的失步问题。     

Design of robust non-fragile H-infinity controller based on Delta operator theory

Considering that the controller parameters are of additive norm-bounded uncertainties when realized, a design method of robust non-fragile H-infinity controller for uncertain systems based on Delta operator theory is illustrated in this paper. A sufficient and necessary condition of the existence for the controller is given, which is presented in LMI forms. Finally, the designed method is used in the speed control system of a permanent magnet linear synchronous motor （PMLSM）. With the designed controller, the resulting speed closed-loop system is still stable and has the expected Hinfinity performance even if the sample period is reduced and the parameters of the controller and the controlled object are varied. The results show that the designed method is effective.     

动磁式永磁直线同步电动机电磁力分析

结合永磁直线同步电动机的特点,介绍了在超大功率场合的动磁式永磁直线同步电动机的应用结构形式。利用有限元分析方法分析了电动机相关结构参数对电动机推力和齿槽力的影响,得到了齿槽力波动周期的计算方法,以及相关结构参数对电动机推力、推力波动的影响曲线和不同结构参数时的齿槽力波形,实验论证了分析结果的正确性。     

定子分段式永磁直线同步电机速度波动抑制方法研究

为了解决定子分段式永磁直线同步电机(PMLSM)存在的因磁阻效应、负载阻力、摩擦力、参数摄动以及动子进出定子时耦合面积变化所造成的控制性能下降的难题,根据动子和定子的耦合状态,提出一种在完全耦合阶段和动子退出定子阶段的分段式控制方法。首先,在动子与定子完全耦合阶段采用改进滑模控制器减小推力波动导致的速度波动,再通过加入扰动观测器降低滑模切换项所带来的抖振现象;在动子退出定子阶段,建立相关电磁参数与动子位置的函数关系,实时补偿由耦合面积变化引起的动子失速,使动子速度在退出时接近给定值。仿真及实验结果表明动定子完全耦合过程中的速度稳态误差为0.005 m/s,收敛时间为0.3 s,动子退出定子阶段的速度波动不超过0.04 m/s,满足定子分段式PMLSM用于长行程自动运输系统对平稳性及快速性的需求。     

基于能量整型方法的永磁同步直线电机位置控制

针对永磁同步直线电机(PMLSM)的位置控制问题,从能量整型控制的角度进行了研究。基于哈密顿反馈耗散控制方法,结合系统的物理能量特性,在dq旋转坐标系下建立了包含电能和动能的永磁同步直线电机闭环系统哈密顿函数,通过反馈耗散方法对永磁同步直线电机进行速度控制器设计,保证了系统在稳态运行点达到输入/输出能量的动态平衡。为了提高系统响应性能,提出了阻尼参数PID自整定方法实现阻尼参数的自调节,并通过设计位置控制外环构成了包含位置、速度的双环控制系统,实现了PMLSM位置控制。实验结果表明,所设计的控制器具有良好的稳定性、快速的位置跟踪性和抗干扰能力。