旋轉(zhuǎn)式音圈電機控制策略與驅(qū)動拓?fù)溲芯?pdf

1、旋轉(zhuǎn)式音圈電機因其具有線性控制、高定位精度、直接驅(qū)動等特點在精密位置伺服控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，而近年來隨著應(yīng)用環(huán)境的不斷升級和應(yīng)用場景的不斷增加，對音圈電機的控制性能也提出越來越高的要求，研究高性能音圈電機控制系統(tǒng)顯得非常必要。
　　本文首先分析了旋轉(zhuǎn)式音圈電機的工作原理并建立了電機本體的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步討論了在一定物理限制條件下的音圈電機極限動態(tài)性能，包括對正弦參考的幅值和相位跟蹤以及階躍響應(yīng)的快速無超調(diào)最短響應(yīng)

2、時間，這些動態(tài)性能指標(biāo)直接決定了旋轉(zhuǎn)式音圈電機閉環(huán)控制效果和實際應(yīng)用場合。
　　針對音圈電機動態(tài)模型建立困難以及位置控制精度要求高的特點，本文研究了基于自抗擾控制策略的音圈電機控制方案。分別分析了構(gòu)成自抗擾控制的擴張狀態(tài)觀測器環(huán)節(jié)和反饋控制律環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，給出了具有參考輸入的自抗擾閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷條件。同時，在基于帶寬概念對系統(tǒng)極點進(jìn)行配置前提下，對具有不同和相同擴張階數(shù)的擴張狀態(tài)觀測器性能進(jìn)行了頻域和時域分析，并考察了擴

3、張階數(shù)、帶寬對觀測器性能的影響。分析了針對不同參考信號的線性反饋控制律閉環(huán)性能，結(jié)果表明適當(dāng)?shù)膮?shù)配置可以將高階閉環(huán)系統(tǒng)等效為二階或一階系統(tǒng)，閉環(huán)控制性能更理想。在穩(wěn)定性和控制性能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了旋轉(zhuǎn)式音圈電機的單級自抗擾控制策略和串級自抗擾控制策略，并與三閉環(huán)具有前饋的PID控制進(jìn)行了仿真效果對比，結(jié)果表明串級自抗擾控制精度和位置帶寬更高，控制信號噪聲較小。
　　為了抑制電流紋波帶來的轉(zhuǎn)矩波動、噪聲和對位置精度的影響，在單雙