高精度直線電機(jī)模型辨識(shí)及控制研究.pdf

1、永磁同步直線電機(jī)(PMLSM)能夠直接提供直線推力，其直線型結(jié)構(gòu)使它不受離心力的約束，同時(shí)取消了旋轉(zhuǎn)電機(jī)與工作臺(tái)之間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，因此在需要直線驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合中，相比旋轉(zhuǎn)電機(jī)，直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)可以獲得更大的運(yùn)行速度和加速度以及定位精度。直線電機(jī)的這些特性使它在軍事、交通、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，特別是在數(shù)控機(jī)床中成果顯著。但是也因?yàn)橹本€電機(jī)的一些不足限制了其控制系統(tǒng)性能的提高，例如摩擦力和齒槽力以及直線電機(jī)特有的端部效應(yīng)等問題。因此

2、，分析限制直線電機(jī)性能提高的原因并研究解決方法具有重要的意義。
　　本文在電磁場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上，研究了紋波推力和摩擦力等干擾產(chǎn)生的原因及其模型，建立了永磁同步直線電機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)其中重要的參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)，最后針對(duì)速度環(huán)和位置環(huán)設(shè)計(jì)了控制器。
　　首先，從電磁場(chǎng)的角度探討了直線電機(jī)運(yùn)行時(shí)推力出現(xiàn)波動(dòng)的原因，通過解析法中的等效磁化電流方法建立PMLSM的氣隙磁場(chǎng)模型，并通過有限元分析方法建立電機(jī)的幾何模型得到了磁場(chǎng)分布曲線，

3、證明紋波推力是端部效應(yīng)和齒槽效應(yīng)引起的。然后分析了摩擦力的形式及負(fù)載力、負(fù)載質(zhì)量對(duì)直線電機(jī)的影響，并利用坐標(biāo)變換推導(dǎo)出電磁推力方程，由此建立了完整的永磁同步直線電機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型。
　　其次，對(duì)PMLSM動(dòng)力學(xué)模型中的主要參數(shù)，通過帶有遺忘因子的遞推最小二乘算法來辨識(shí)；而對(duì)紋波推力和摩擦力，因?yàn)閮烧叨际欠蔷€性形式，所以根據(jù)有限元分析法仿真得到的數(shù)據(jù)，用頻譜分析方法辨識(shí)出它們的主要頻率。最后，將永磁同步直線電機(jī)應(yīng)用到控制系統(tǒng)中，研究了