旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)控制策略與驅(qū)動(dòng)拓?fù)溲芯?pdf

1、旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)因其具有線性控制、高定位精度、直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)在精密位置伺服控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，而近年來(lái)隨著應(yīng)用環(huán)境的不斷升級(jí)和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷增加，對(duì)音圈電機(jī)的控制性能也提出越來(lái)越高的要求，研究高性能音圈電機(jī)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(jī)的工作原理并建立了電機(jī)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(jī)極限動(dòng)態(tài)性能，包括對(duì)正弦參考的幅值和相位跟蹤以及階躍響應(yīng)的快速無(wú)超調(diào)最短響應(yīng)

2、時(shí)間，這些動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)直接決定了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)閉環(huán)控制效果和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合。
　　針對(duì)音圈電機(jī)動(dòng)態(tài)模型建立困難以及位置控制精度要求高的特點(diǎn)，本文研究了基于自抗擾控制策略的音圈電機(jī)控制方案。分別分析了構(gòu)成自抗擾控制的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)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(shí)，在基于帶寬概念對(duì)系統(tǒng)極點(diǎn)進(jìn)行配置前提下，對(duì)具有不同和相同擴(kuò)張階數(shù)的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器性能進(jìn)行了頻域和時(shí)域分析，并考察了擴(kuò)

3、張階數(shù)、帶寬對(duì)觀測(cè)器性能的影響。分析了針對(duì)不同參考信號(hào)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(jì)了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的單級(jí)自抗擾控制策略和串級(jí)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(duì)比，結(jié)果表明串級(jí)自抗擾控制精度和位置帶寬更高，控制信號(hào)噪聲較小。
　　為了抑制電流紋波帶來(lái)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、噪聲和對(duì)位置精度的影響，在單雙