永磁同步直線電機(jī)誤差補(bǔ)償及前饋控制技術(shù)研究.pdf

1、永磁同步直線電機(jī)越來越多地應(yīng)用于高速高精度的定位系統(tǒng)中。永磁直線電機(jī)驅(qū)動方式不需要中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，可直接提供直線運(yùn)動，從而減少了因傳動鏈而引入的誤差，無需接觸便可提供驅(qū)動力，進(jìn)而得到較高的運(yùn)行速度和較高的重復(fù)定位精度，使系統(tǒng)較為穩(wěn)定。但正是由于直驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)省去了中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使得系統(tǒng)容易被外界擾動因素（如摩擦力、推力波動等）所影響，降低了系統(tǒng)的動態(tài)精度，容易引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，限制了永磁同步直線電機(jī)的應(yīng)用。同時，僅采用反饋控制會出現(xiàn)電機(jī)響應(yīng)滯

2、后的問題，影響了電機(jī)的跟蹤精度。因此有必要對抑制摩擦擾動和推力波動擾動的影響的方法以及對提高系統(tǒng)跟蹤精度方法進(jìn)行研究。
　　本文首先基于dSPACE1103和Copley Xenus型驅(qū)動器搭建了電機(jī)的運(yùn)動控制系統(tǒng)。對于推力波動擾動的抑制問題，通過分析推力波動特性，基于位置域頻率和初相位信息建立了推力波動數(shù)學(xué)模型。電機(jī)在不同速度下運(yùn)行時基于遺傳算法辨識方法分別確定了實(shí)驗(yàn)直線電機(jī)的推力波動模型參數(shù)，以此設(shè)計推力波動前饋補(bǔ)償器，實(shí)現(xiàn)直

3、線電機(jī)的推力波動抑制。對于摩擦擾動的抑制問題，首先分析摩擦特性，選用Gauss摩擦模型。其次設(shè)計電機(jī)速度前饋控制器和加速度前饋控制器，仿真實(shí)驗(yàn)表明，加入速度和加速前饋后電機(jī)的最大位置跟蹤誤差明顯下降。根據(jù)電機(jī)在不同速度下測得的摩擦力值，運(yùn)用差分進(jìn)化算法辨識出直線電機(jī)的摩擦模型參數(shù)，以此設(shè)計摩擦前饋補(bǔ)償器，實(shí)現(xiàn)永磁同步直線電機(jī)的摩擦抑制。針對純反饋所引起的位置跟蹤誤差大的問題，根據(jù)前期電機(jī)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合模糊推理方式為 Mamdani推理

4、法的模糊邏輯理論，設(shè)計了帶可調(diào)因子的模糊邏輯前饋控制器。應(yīng)用該前饋控制器，經(jīng)仿真分析可得，電機(jī)的最大位置跟蹤誤差從原先的17.8μm降到1μm；將其加載到電機(jī)實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)中，測得電機(jī)最大位置跟蹤誤差從18.3μm降到了4.3μm，驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　本文以永磁同步直線電機(jī)為被控對象搭建了運(yùn)動仿真分析系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)平臺，研究了對影響系統(tǒng)跟蹤性能的摩擦力和推力波動進(jìn)行抑制的方法，并基于模糊邏輯理論設(shè)計了帶可調(diào)因子的模糊邏輯前饋控制