新型圓筒型永磁直線電機的設(shè)計及其控制研究.pdf

1、從上世紀(jì)90年代中期以來，科學(xué)技術(shù)有了突飛猛進的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)對現(xiàn)代控制理論產(chǎn)生了巨大的影響，使伺服電機和伺服控制科學(xué)得到了長足的進步，數(shù)字化控制技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的模擬控制技術(shù)，使直線電機驅(qū)動技術(shù)在精密定位領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛。直線電機的出現(xiàn)改變了驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，取消了齒輪和滾珠絲桿等中間傳動設(shè)備，徹底消除了機械傳動部件對速度和加速度以及壽命上的不良影響，通過電磁轉(zhuǎn)換直接生成直線運動，具有長行程，精度高、推力大、響應(yīng)快，高

2、速度等諸多優(yōu)點，在運動控制和大推力傳動等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景，成為新一代超精密機床中最具有代表性的技術(shù)，所以直線電機伺服系統(tǒng)將成為今后機床伺服系統(tǒng)發(fā)展的方向。
　　本文研究的課題是以直線電機作為驅(qū)動部件，利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備，對直線電機伺服系統(tǒng)進行優(yōu)化，設(shè)計一款新型直線電機，分析計算確定參數(shù)后，通過新的實驗方法，完成了應(yīng)用于實際機床驅(qū)動的永磁直線同步電機控制系統(tǒng)，并通過了機床上的應(yīng)用驗證。本文的研究內(nèi)容包括:
　　一、對永磁

3、同步直線電機伺服系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了介紹，對直線電機的發(fā)展歷程進行簡要描述，分析了直線電機在伺服系統(tǒng)的特點及應(yīng)用的優(yōu)勢、應(yīng)用的過程及在應(yīng)用過程中存在的問題，詳細介紹幾種控制方法以及在控制系統(tǒng)中的控制作用特點，不同控制方法相結(jié)合，揚長避短，實現(xiàn)高效控制的方法和重要性，闡述了直線電機伺服系統(tǒng)在機床伺服領(lǐng)域中推廣應(yīng)用的重要意義。
　　二、闡述了直線電機的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了直線電機伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型:F=kTiq=FL+FE

4、+Dv+mdv/dt針對直線電機伺服系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制器進行設(shè)計和MATLAB仿真研究。提出一種新的采用一種模糊自適應(yīng)PID控制器，通過MATLAB仿真并與傳統(tǒng)PID仿真曲線的對比分析表明，在此種方案下，抗干擾性能強、魯棒性、快速性及動態(tài)性能均良好可以滿足被控對象對高精度的要求證實了控制方案可行性。
　　三、針對高精度驅(qū)動系統(tǒng)的永磁直線電機的應(yīng)用，本文提出了設(shè)計方案、對直線電機選型，構(gòu)建一套完整的高精度直線電機驅(qū)動伺服系統(tǒng)，