永磁同步直线电机伺服控制系统研究与设计

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1、第8期机械设计与制造2015年8月MachineryDesign&Manufacture143永磁同步直线电机伺服控制系统研究与设计李盛培，罗亮，刘知贵(西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010)摘要：针对传统直线运动采用旋转电机与滚珠丝杠结合的方式存在效率和精度低等现象，设计了一种以数字信号处理器(DSP)为核心的直线电机伺服控制系统，重点研究和分析了控制系统的数学模型与控制系统设计，完成控制系统硬件平台和软件程序流程的设计。采用的矢量控制方法实现电流解耦控制，将模糊控制与传统的PI控制相结合，设计一种模糊自适应PI控制器，在MATLAB／Simulink环境下进行

2、仿真，并进行现场实验和验证。仿真和实验结果表明，该控制系统能有效提高直线运动系统速度及定位精度，并且结构简单，稳定性好，可靠性高。关键词：直线电机i伺服系统控制；DSP；矢量控制；模糊控制；PI控制中图分类号：TH16；TM359．4文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)08—0143—04ResearchandDesignofPermanentMagnetSynchronousLinearMotorServoControlSystemLISheng—pei，LUOLiang，LIUZhi-gui(InformationEngineeringCollege，

3、SouthwestUniversityofScienceandTechnology，SichuanMianyang621010，China)Abstract：Lineormovementconsistingofthetraditionalrotarymotorandballscrewhasshownmanyweaknesses，suchasthelowprecisionandlowefficiency．hdesignsadigitals~gnalprocessor(DSP)coreofthelinearmotorservocontrolsystem，andfocaseson

4、analysisofthecontrolsystemmathematicalmodelandcontrolsystemdesign，andcompletescontrolsystemhardwareplatformsand$odCtwareapplicationsprocessdesigr~Adopcontrolstrategiestoachievethecurrentdecoupling，theluzcontrolandtraditionalPIcontrolcombinedtodesignafuzzyadaptivePIcontroller，andsimulatesin

5、MATLAB／Simulinkenvironment，andfieldexperimentsandvalidation．Simulationandexperimentalresultsshowthatthecontrolsystemcanefectivelyimprovethespeedandpositionprecisionofthelinearmotorsystem，andithasasimplestructure，goodstabilityandhighreliability．KeyWords：LinearMotor；ServoSystemControl；DSP；Ve

6、ctorControl；FuzzyControl；PIControl1引言设计性能优良的控制系统，才能减小推力波动带来的影响0l。推力波动以及扰动等对系统的影响都需要由伺服系统来控制，因此随着自动控制技术和计算机技术的发展，对控制系统的控伺服控制系统性能的好坏起着很关键l生作用。制精度提出了更高要求。在一些需要做直线运动的场合，传统的传统的电机控制多采用单片机，由于受CPU运算速度的限实现方式采用旋转电机+滚珠丝杠来驱动，这种方式精度和效率制，难以设计出优良的控制系统。DSP的出现使电机控制系统的都比较低，目前已不能满足控制系统的要求，在此情况下，世界性能有了较大提高，TI

7、公司C28x系列DSP是专门针对电机控制上越来越多的国家和地区都开始对直线电机进行开发和研究，直线电机在世界各国的应用也日趋广泛，因此成为近年来研究和应系统而设计的，在这个系列的芯片中还固化了许多电机控制需要用的热点。的硬件电路，而且还提供了充足的程序空间、外部接口以及强大由于永磁同步直线电机(PMLSM)结构特殊，存在边端效应的运算能力。和齿槽效应，直线电机在运行中会出现推力波动现象，从而导致以Tl公司的TMS320F2812芯片为核心搭建PMLSM伺服控制系统在运行中跟踪误差较大以及定位精度不高等现象。这可控制