基于自抗擾控制新型直線電機(jī)軌跡跟蹤研究

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1、第12期組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)NO．122014年12月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueDec．2014文章編號：1001—2265(2014)12—0119—04DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．12．032基于自抗擾控制的新型直線電機(jī)軌跡跟蹤研究冰施昕昕，黃家才，林健(南京工程學(xué)院自動化學(xué)院，南京211167)摘要：為了研究新型直線電機(jī)的軌跡跟蹤性能，在推導(dǎo)出的直線電機(jī)動態(tài)模型的基礎(chǔ)上，提出了基于自抗擾控制器的位置單閉環(huán)

2、控制系統(tǒng)和電流、速度、位置三閉環(huán)控制系統(tǒng)。仿真和實驗結(jié)果表明，自抗擾控制算法可以有效地抑制系統(tǒng)運行過程中參數(shù)的不確定性以及摩擦等外部擾動的影響，從而保證跟蹤精度。同時，三閉環(huán)控制系統(tǒng)可以獲得比單閉環(huán)控制系統(tǒng)更快的響應(yīng)速度和更高的跟蹤精度。關(guān)鍵詞：直線電機(jī)；軌跡跟蹤；自抗擾控制；閉環(huán)控制系統(tǒng)中圖分類號：TH39；TG506文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ATrajectoryTrackingStudyofaNovelLinearMotorBasedonActiveDisturbanceRejectionControlSHIXin—xin，HUA

3、NGJia．cai，LINJian(SchoolofAutomation，NanjingInstituteofTechnology，Nanjing211167，China)Abstract：Inordertotestthetrajectorytrackingperformanceofanovellinearmotor，thedynamicalmodelofthelinearmotorandclosed—loopcontrolsystemsbasedonactivedisturbancerejectioncontroller

4、werepro—posed．Singlepositionfeedbackcontrolsystemandthreeclosed—loopcontrolsystemofcurrent，velocityandpositionwereadopted．Simulationandexperimentalresultsindicatethattheactivedisturbancerejecfioncon—trollawcaneliminateundesiredeffectscausedbyparameteruncertainties

5、andexternaldisturbancessuchasfrictioneffectively．Meanwhile，fasterresponseandsmallertrackingerrorCanbeobtainedbythreeclosed-loopcontrolsystemratherthansingleclosed—loopcontrolsystem．Keywords：linearmotor；trajectorytracking；activedisturbancer~ecfioncontrol；closed—loo

6、pcontrolsys—tem度，但這種控制算法較為復(fù)雜。O引言本文采用簡單實用的自抗擾控制器，對新型直線直線電機(jī)是一種直接將電能轉(zhuǎn)換成直線運動機(jī)械電機(jī)的軌跡跟蹤性能進(jìn)行研究。能的能量轉(zhuǎn)換裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快和高速高精度等特點引，在工業(yè)自動化、制造業(yè)、機(jī)器人等場合有1直線電機(jī)模型廣泛的應(yīng)用前景。新型直線電機(jī)為課題組自行研制，其本質(zhì)上為圓直線電機(jī)的軌跡跟蹤性能是對其進(jìn)行性能評價的筒型動圈式永磁無刷直流直線電機(jī)，屬于軸對稱結(jié)構(gòu)，一個重要指標(biāo)。由于直線電機(jī)控制系統(tǒng)中存在參數(shù)不這里給出它的四分之一截面的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。確

7、定性以及摩擦等外部擾動的影響，因此需尋求有效由外磁軛、內(nèi)磁軛、永磁體、線圈及線圈骨架組成，其中的控制算法對直線電機(jī)進(jìn)行軌跡跟蹤控制。線圈和線圈骨架構(gòu)成動子，外磁軛、內(nèi)磁軛和永磁體構(gòu)文獻(xiàn)[7]采用重復(fù)模型預(yù)測方法對直線運動系統(tǒng)成定子，線圈1和3組成第一相繞組，線圈2和4組成進(jìn)行軌跡跟蹤控制，經(jīng)過20個重復(fù)周期后，跟蹤精度第二相繞組，P表示軸，q表示半徑。有很大的提高。這種控制算法需要耗費一定的時間進(jìn)直線電機(jī)在空載運行時同時滿足電壓平衡方程：行迭代學(xué)習(xí)，并且僅對具有重復(fù)特性的擾動有較好的抑制效果。文獻(xiàn)[8]采用輸出反饋自適應(yīng)魯

8、棒控制對u：iR+崇+(1)直線電機(jī)軌跡跟蹤性能進(jìn)行研究，具有較高的跟蹤精式中，U為線圈兩端所加的電壓(即控制量)；i為線圈收稿日期：2014—09—05十基金項目：江蘇省自然科學(xué)基金資助項目(BK20130744)；南京工程學(xué)院引進(jìn)人才科研啟動基金資助項目(YKJ201220)；國家自然科學(xué)基金資助項