永磁同步直線電機(jī)滑模變結(jié)構(gòu)直接推力控制

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1、永磁同步直線電機(jī)滑模變結(jié)構(gòu)直接推力控制永磁同步直線電機(jī)滑模變結(jié)構(gòu)直接推力控制【摘?！勘疚尼槍?duì)直線電機(jī)控制系統(tǒng)采用具有高魯棒性能的滑模變結(jié)構(gòu)直接推力控制的新思路，解決實(shí)際系統(tǒng)中存在的多種因素對(duì)控制性能的影響問題，達(dá)到抑制推力脈動(dòng)并獲得良好動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的目的。仿真研究表明，本文提出的這種新型控制策略能極大地減小傳統(tǒng)直接推力控制中因兩個(gè)滯環(huán)調(diào)節(jié)器造成的靜態(tài)推力脈動(dòng)，同時(shí)又保持了直接推力控制固有的轉(zhuǎn)矩快速響應(yīng)特征和對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)、外干擾、測(cè)量誤差以及測(cè)量噪聲具有的極強(qiáng)魯棒性優(yōu)點(diǎn)。【關(guān)鍵詞】直線電機(jī)；滑模變結(jié)構(gòu)；直接推力引言目前，永磁同步電機(jī)高性能控制策略已從矢量控制逐步發(fā)展到直接轉(zhuǎn)矩控制。它與以往的矢

2、量控制的解耦控制方法不同，不需要把電機(jī)的定子電流分解為磁化分量和轉(zhuǎn)矩分量，而是簡(jiǎn)單的通過檢測(cè)定子電壓和定子電流，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩［1］?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制是對(duì)非線性不確定系統(tǒng)的一種有效的綜合方法,通過對(duì)切換函數(shù)符號(hào)判別，不斷地切換控制量來改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使?fàn)顟B(tài)變量運(yùn)動(dòng)到事先設(shè)計(jì)好的空間切換面上［2］。1、永磁同步直線電機(jī)直接推力控制在d-q坐標(biāo)系下永磁同步直線電機(jī)的電壓和磁鏈方程如下：(1)其中：分別為電壓和電流的d-q軸分量；為繞組磁鏈d-q軸分量；為d-q軸電感；為永磁體磁鏈；為繞組電阻；為動(dòng)子線速度；為極矩［3］。直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁推力為：(2)三相繞組通入三相電流時(shí)會(huì)產(chǎn)

3、生空間旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)，其與永磁體共同作用產(chǎn)生合成氣隙磁場(chǎng)。定義該合成磁動(dòng)勢(shì)在M-T處標(biāo)系上，取M軸始終定向于合成磁場(chǎng)的方向、T軸順著移動(dòng)方向超前90度電角度。記M軸與d軸之間的夾角為，繞組磁鏈?zhǔn)噶繄D如下[4]：圖1繞組磁鏈?zhǔn)噶繄D通過以上分析和計(jì)算，得到永磁直線同步電機(jī)直接推力控制系統(tǒng)框圖。2、滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)木質(zhì)上說，永磁同步直線電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合、非線性、多變量系統(tǒng)。而滑模變結(jié)構(gòu)控制與常規(guī)控制系統(tǒng)的不同之處在于系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)”可以在動(dòng)態(tài)的過程中，根據(jù)當(dāng)吋的狀態(tài)，對(duì)加給系統(tǒng)的干擾和系統(tǒng)的攝動(dòng)具有完全的自適應(yīng)性，而且迫使系統(tǒng)有目的地沿著預(yù)定的“滑動(dòng)模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)快速收斂到控制冃標(biāo)。它

4、在處理模型不確定性和未知干擾等方面，具有很強(qiáng)的適用性。因此，將滑模變結(jié)構(gòu)控制引入永磁立線同步電機(jī)的直接推力控制中[5]o2.1滑動(dòng)模態(tài)設(shè)在系統(tǒng)：(7)的狀態(tài)空間中，存在一個(gè)超曲面，它將狀態(tài)空間分成上下兩個(gè)部分。若要滿足系統(tǒng)的滑動(dòng)模態(tài)存在，必須滿足下面兩式：(8)或(9)3、結(jié)論木文設(shè)計(jì)了永磁同步直線伺服系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)直接推力控制。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，它對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)、外部干擾、測(cè)量誤差以及測(cè)量噪聲等具有極強(qiáng)的魯棒性。即解決了傳統(tǒng)直接推力控制存在的推力和磁鏈脈動(dòng)較大、逆變器開關(guān)頻率不恒定等問題，又保持了其固有的特性。這種設(shè)計(jì)方案并未增加系統(tǒng)硬件成本，而動(dòng)、靜態(tài)性能優(yōu)杲，能

5、適用于要求推力快速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)，是一種能提高控制系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)性能的有效解決方案?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】[1]VadimIUtkinVariablestructuresystemswithslidingmode[J].IEEETransAC,1997(2)：212?221..2]In-SoungJung,Sang-BaeckYoon,JangHoShim.AnalysisofForcesinaShortPrimaryTypeandaShortSecondaryTypePermanentMagnetLinearsynchronousMotor?IEEETrans?onEnergyConversion,19

6、99(4)：1265~1270?[3]郭慶鼎，王成元周美文，孫廷玉?直線交流伺服系統(tǒng)的精密控制技術(shù)[M]?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[4]胡躍明?非線性控制系統(tǒng)理論與應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2001.[5]孫宜標(biāo)，郭慶鼎?交流直線伺服系統(tǒng)的模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制[J]?沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,Vol.24,No.4：317-321.