永磁同步直线电机直接推力控制技术研究

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1、硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目学科专业机械制造及其自动化学号201221080112作者姓名______________刘仕奇指导教师戴跃洪教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名:曰期:>/j■年(月/曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学

2、有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名:导师签名曰期:>ir年6月（曰分类号密级注1UDC学位论文永磁同步直线电机直接推力控制技术研究.（题名和副题名）刘仕奇（作者姓名）指导教师戴跃洪教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业机械设计制作及其自动化提交论文日期2015.05.05论文答辩日期

3、2015.05.11学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月日答辩委员会主席黄大贵评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THERESEARCHONDIRECTTHRUSTFORCECONTROLOFPERMANENTMAGNETLINEARSYNCHRONOUSMOTORAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MechanicalEngineeringandAutomationAuthor:LiuShiqiAdvisor:P

4、rof.DaiYuehongSchool:SchoolofMechatronicsEngineering摘要摘要永磁同步直线电机具有结构简单、响应速度快的优点，因此被广泛应用在工业各领域。但是直线电机自身产生的磁链波纹、齿槽效应、端部效应等，再加上由于“零传动”的结构特点使其失去了中间传动的缓冲作用，负载变化和各种扰动因素会直接作用在电机自身，这些都会造成推力、速度、定子磁链产生波动，使直线电机的性能受到大幅度的影响。因此，为了有效解决这些问题，本文以永磁同步直线电机作为研究对象，研究直线电机直接推力控制方法，结合模糊控制方法改进控制性能，最后采用反步方

5、法进行一体化设计，可以明显减小了定子磁链、推力和定子电流脉动，提高系统的动态响应速度，增强直线电机伺服系统的性能。本文首先介绍了直线电机的结构组成、工作原理，建立的各个坐标系下的数学模型，得到推力的控制方程，为直接推力控制提供理论基础。其次，设计了直线电机直接推力控制系统每个组成部分，包括直线电机仿真模型、逆变器、速度估计模块、速度调节器、磁链和推力观测器、磁链调节器、推力调节器、空间电压矢量开关表，将所有模块连结成整个系统，进而通过Matlab/Simulink仿真，得到了传统直接推力控制策略在空载情况下的定子磁链、电磁推力、速度、定子电流的响应曲线，

6、直接推力控制策略虽然响应速度快，但是存在较大脉动。再次，分析脉动产生的原因，结合模糊控制技术对速度环PI控制器进行改进，使用模糊控制对推力和磁链滞环比较器进行改进，重新设计了空间电压矢量开关表，避免了扇区划分法中空间电压矢量在某些区域无法正确选择的问题，然后对模糊直接推力控制进行仿真并与传统直接推力控制的仿真结果进行比较，证明模糊控制能够减小推力和磁链脉动，提高鲁棒性。最后，本文又提出了一种基于反步方法的直接推力控制，利用反步思想将系统分解为低阶的子系统，引入合适的控制律使系统达到稳定，设计基于反步方法的速度控制器、推力和磁链控制器，根据输出的控制电压设

7、计了空间电压矢量脉宽调制模块，然后进行仿真，结果证明基于反步方法的直接推力控制在抑制脉动、提高系统鲁棒性和动态响应能力等方面具有良好的效果。关键词：直接推力控制，永磁同步直线电机，模糊控制，反步方法，磁链和推力脉动IABSTRACTABSTRACTThePMLSMiswidelyusedinvariousfieldsofindustry,becauseofitsadvantagesof"nonetransmission"simplestructure,fastresponsespeed,however,PMLSMgeneratedmagneticflux

8、linkageripple,cogging,endeffect,coupledw