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1、華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文永磁直線電機(jī)的自抗擾控制姓名：雷春林申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：吳捷20040501摘要摘要直線電機(jī)是一種利用電磁能直接產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)的裝置。隨著新材料的研制成功以及高性能電力電子器件和高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的出現(xiàn)，直線電機(jī)在交通運(yùn)輸、機(jī)械裝卸、機(jī)械加工、制造自動(dòng)化、儀器設(shè)備、家用電器等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文的研究對(duì)象是永磁直線同步電動(dòng)機(jī)(PMLSM)。作者分析了其運(yùn)行特性，并在電機(jī)的建模、控制和實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)等方面做了一系列研究工作。首先，根據(jù)電機(jī)的統(tǒng)一理論，并參照旋轉(zhuǎn)式永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理，分別建立了PMLSM在ab。坐標(biāo)系、d-q坐標(biāo)系
2、和a-刀坐標(biāo)系下的標(biāo)準(zhǔn)模型。并推導(dǎo)了電機(jī)的連續(xù)時(shí)間狀態(tài)方程。對(duì)于電機(jī)中存在的一些不確定性及其克服方法，文中也有闡述。其次，對(duì)于現(xiàn)在存在的一些先進(jìn)控制技術(shù)進(jìn)行了綜合，諸如自適應(yīng)控制、H.控制理論、智能控制理論。對(duì)各種方法進(jìn)行了有效的分析，并對(duì)各種控制算法的優(yōu)缺點(diǎn)也作了相應(yīng)的研究。在電機(jī)的控制方面，針對(duì)系統(tǒng)中存在的不確定性和擾動(dòng)，本文嘗試應(yīng)用了自抗擾控制器。根據(jù)性能指標(biāo)要求，運(yùn)用自抗擾控制技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)一階自抗擾控制器進(jìn)行速度控制。而自抗擾控制器的參數(shù)則利用了遺傳算法進(jìn)行搜索，得到控制器的最佳參數(shù)。在電機(jī)的控制系統(tǒng)中，因電磁動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)較機(jī)電動(dòng)態(tài)快，再者由于DSP的運(yùn)算速度有限，一些先進(jìn)控制算法暫時(shí)無(wú)
3、法用實(shí)時(shí)的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。所以在本文的電機(jī)控制系統(tǒng)中，將電流環(huán)設(shè)計(jì)為一個(gè)獨(dú)立的伺服放大器，這樣調(diào)速系統(tǒng)的一些先進(jìn)控制算法就可通過(guò)DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)。最后，本文給出了基于DSP的逆變器/電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并用永磁直線電機(jī)在開(kāi)環(huán)運(yùn)行、速度閉環(huán)控制、位置跟蹤、突加負(fù)載以及改變電機(jī)動(dòng)子質(zhì)量等工作模式的測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了這一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和理論分析的一致性與有效性。本文為永磁直線電機(jī)的控制研究和實(shí)驗(yàn)做了一些嘗試性的_[作。本文的研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(No.60174025)和華南理工大學(xué)自然科學(xué)荃金(E5323288)的資助。關(guān)鍵詞永磁直線電機(jī);建模;自抗擾控制;伺服驅(qū)動(dòng)器;數(shù)字信號(hào)處理器華南理工大學(xué)工學(xué)
4、碩十學(xué)位論文ABSTRACTLinearmotorsbelongtoaclassofmotiondevicethatcandirectlyproducelinearmotionfromelectromagneticenergy.Withtheadvancesofnewmaterials,high-performancepowerelectronicscomponentsandhigh-speedDigitalSignalProcessors(DSP),linearmotorsareincreasinglypopularinapplicationsofmasstransportation,as
5、sembling,machining,factoryautomation,instrumentsandapparatus,householdappliancesandotherfields.Inthisthesis,aPermanentMagnetLinearSynchronousMotor(PMLSM)hasbeeninvestigated.Theauthorhasanalyzeditsoperationalcharacteristicsandhasworkedonthemodeling,stateestimationandcontrolofthemotor.Firstly,basingo
6、ntheunificationtheoryofmotorsandreferringtotheprincipleofrotarypermanentmagnetsynchronousmotors,theauthorhasestablishedthestandardmodelsofthePMLSMinabccoordinates,ind-qcoordinatesandina-刀coordinates,respectively.Boththecontinuous-timestateequationsanddiscrete-timestateequationsofthemotorhavebeended
7、uced.Afewmodelinguncertaintiesthatexistinthemotorhavebeenidentified,andmethodstoovercomethemhavebeenproposedinthisthesis.Secondly,theauthorhassummarizedseveraladvancedcontroltechniquessuchasadaptivecontrolt
