非線性PID控制器在直線電機同步傳動中的應(yīng)用.pdf

1、沈陽工業(yè)大學碩十學位論文摘要本文以國家自然利一學基金資助項目《直線伺服雙位置環(huán)動態(tài)精密同步進給理論和實現(xiàn)方法研究(NO.50075057)》為背景，將非線性PID控制理論應(yīng)用于電機的同步控制當中，給出了非線性PID控制器的設(shè)計方法，并且與傳統(tǒng)線性PID控制下的控制系統(tǒng)做了比較，驗證了該方法的有效性。由于永磁直線同步電動機消除了旋轉(zhuǎn)電機由旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的機械傳動鏈的影響，且具有電磁推力強度高、損耗低、電氣時間常數(shù)小、響應(yīng)快等特點，使其

2、在高精度、微進給伺服系統(tǒng)中成為執(zhí)行機構(gòu)的最佳選擇之一。本項目首次提出了在諸如龍門移動式銳銑床等涉及高精度同步進給技術(shù)的現(xiàn)代加工設(shè)備中，采用水磁直線同步電機作為同步進給的驅(qū)動元件，以發(fā)揮其高速的動態(tài)響應(yīng)能力，實現(xiàn)動態(tài)同步進給。木文的創(chuàng)新之處在于，將傳統(tǒng)的固定增益的PID控制器用非線性PID控制器來代替，并在此基礎(chǔ)上，就一般控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，分析了在不同響應(yīng)時間階段〕丁D的三個增益調(diào)節(jié)參數(shù)的理想變化情況，并根據(jù)這些理想變化，分別給出了

3、比例、積分、微分增益參數(shù)的一種連續(xù)的非線性擬和函數(shù)。在分析雙位置環(huán)時，仔細考慮了能使系統(tǒng)Irl能變壞的各種因素，如系統(tǒng)的動態(tài)性能及控制出入能量的大小等等。針對非線性控制器設(shè)計參數(shù)較多這個問題，本文將參數(shù)設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為一種優(yōu)化設(shè)計問題，借助于習優(yōu)方法中最為有效的遺傳算法，11]以比較萬便的找出符合設(shè)計要求的一組調(diào)節(jié)參數(shù)，來解決模型攝動和參數(shù)不確定性給系統(tǒng)帶來的擾動，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及魯棒性。所提出的控制力一案有嚴格的理論基礎(chǔ)，既保證了閉

4、環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速的跟隨性能，又抑制了模型攝動及外部干擾對系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，保ill了系統(tǒng)的魯棒性能。由于非線性函數(shù)的變化特性基本符合參數(shù)的理想變化過程，因此非線性P丁D控制器能夠克服超調(diào)量和快速性乙問的矛盾，達到改善控制效果的目的。對應(yīng)用了非線性PID控制器的系統(tǒng)的數(shù)字仿真也驗證了所提方案是行之有效的。關(guān)鍵詞:非線性PID控制器同步傳動直線電機沈陽工業(yè)大學碩士學位論文trackingperformanceofthe