永磁同步直线电机的驱动与控制策略研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）永磁同步直线电机的驱动与控制策略研究彭瑞二〇一五年五月分类号：学校代号：１１８４５ＵＤＣ：密级：学号：２１１１２０４１０７广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）永磁同步直线电机的驱动与控制策略研究彭瑞指导教师姓名、职称：曾岳南教授专业或领域名称：控制科学与工程学生所属学院：自动化学院论文答辩日期一五年五月：二〇ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎｄｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｙｇｙｆｏｒｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆ

2、ＭａｓｔｅｒｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒＳｃｉ（ｇｉｎｇｅｎｃｅ）ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙａｎｄＤｒｉｖｅｏｆｔｈｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＬｉｎｅａｒＭｏｔｏｒＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＰｅｎＲｕｉｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＺｅｎＹｕｅｎａｎｐｇＭａｙ２０１５ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＧｕａｎｄｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｙｇｙＧｕａｎｚｈｏｕＧｕａｎｄｏｎＰ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ５１０００６ｇ，ｇｇ，

3、，４＾摘要永磁同步直线电机（ＰＭＳＬＭ）相较于旋转电机，具有高速度、高精度、大推力以及直接驱动等许多优点，在半导体制造、高精度数控机床、印刷设备等许多领域“”。有广阔的应用前景但直线电机因其结构特点以及釆用零传动的驱动方式，由负载扰动、系统参数摄动以及定位力扰动等因素形成的推力波动将直接影响其伺服系统低速时的速度平稳性以及定位精度，严重制约着直线电机广泛应用于工业实践。因此本文从控制角度出发，对于如何提高直线电机伺服系统的鲁棒性问题进行了研究，并进行了实验验证。本文首先分析了永磁同步直线电机的基本结构以及工作原理，采用坐标变换思

4、想，在同步旋转坐标系（ｃ／ｇ坐标系）下建立了电机的数学模型，引入矢量控制理论，＝分析并确定釆用／０的控制策略，并在此基础上详细阐述了电压空间矢量脉宽调节，（ＳＶＰＷＭ）技术，。在由内而外地分析了直线伺服系统的三环控制结构的基础上提出了永磁同步直线电机的速度控制策略一。在速度控制器设计中，釆用滑模神经网络双自由度控制器取代传统单自由度ＰＩ控制器，利用滑模控制器的快速性使得系统具有良好的动态跟踪性能，；釆用ＢＰ神经网络控制器作为输出反馈控制器对系统参数摄动以及外在阻力等不确定因素进行有效抑制，削弱滑模控制引起的系统抖振，以此来提高系统的鲁棒性。同时

5、针对永磁同步直线电机定位力引起的推力波动一问题，本文提出了种基于ＢＰ神经网络的推力波动抑制策略，通过设计ＢＰ神经网络推力波动观测器来有效地抑制推力波动问题一，以此来削减干扰源，进步减少系统抖振，改善系统性能。利用仿真软件Ｍａｔｌａｂ对上述理论方法进行了仿真验证。最后，本文以ＴＩ高速电机控制芯片ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为控制核心，基于实时操作系统ＤＳＰ／ＢＩＯＳ，详细地介绍了永磁同步直线电机伺服控制系统的软硬件系统的设计以及实现方法。搭建了控制系统并进行了实验调试及实验效果评估，实验结果验一步系统优化及控制算法改进等工作奠定了基础证了控制方案的正确性，

6、为日后进。关键词一：永磁同步直线电机矢量控制滑模神经网络双自由度控制推力波动；；；抑制；ＤＳＰＩＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＰｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒ（ＰＭＳＬＭ）ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｒｏｔａｒｙｍｏｈ－－－ｔｏｒｈａｓｍａｎａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｈｉｇｓｐｅｅｄｈｉｒｅｃｉｓｉｏｎｈｉｈｔｈｒｕｓｔ，ｄｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅｙ，ｇｈｐ，ｇａｎｄｓｏｏｎ．Ｉｔｈａｓｂｒｏａｄａｌｉｃａｔｉｏｎｒｏｓｅｃｔｓｉｎｓｅｍｉｃｏｎ

7、ｄｕｃｔｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｒｅｃｉｓｉｏｎｐｐｐｐｇ，ｐＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｒｉｎｔｉｎｅｕｉｍｅｎｔａｎｄｍａｎｏｔｈｅｒａｒｅａｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅ，ｐｇｑｐｙ，＂＂ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｎｅａｒｍｏｔｏｒａｎｄｕｓｉｎｔｈｅｚｅｒｏｔｒａｎｓｍｎｄｒｉｗａｌｉｇｉｓｓｉｏｖｅｙ，ｔｈｅｔｈｒｕｓｔｒｉｌｅｃａｕｓｅｄｂｙｌｏａｄｄｉｓｔｕｒｂａｎ