發(fā)布時間：2020-05-12 09:40

【摘要】：直線電機因其獨特的機械結構而具有高速、高精度等優(yōu)勢,近年來已經被廣泛地應用于軍事、工業(yè)、民用等相關領域中。但由于直線電機存在內部不確定以及外部擾動等不良影響,導致其控制性能變差。如何設計有效的控制器處理此類不良影響,從而提高電機的控制性能成為當前熱門的研究課題。本論文以龍門直線電機機床的Y軸為研究對象,進行直線電機輸出受限問題的自適應魯棒控制研究。根據龍門直線電機機床系統(tǒng)實際情況,首先選擇并建立合適的數學模型,通過參數辨識獲取模型的先驗知識;然后基于自適應魯棒控制算法設計帶有輸出受限的狀態(tài)反饋控制律;考慮到系統(tǒng)部分狀態(tài)不可獲取,僅利用系統(tǒng)輸出設計帶有輸出受限的自適應魯棒控制律;最后搭建直線電機控制系統(tǒng)實驗平臺,驗證所提兩種控制算法的有效性。本文研究結果如下:(1)選取勢壘型控制Lyapunov函數,采用自適應魯棒控制算法,針對直線電機系統(tǒng),設計了帶有輸出受限的狀態(tài)反饋控制律。與傳統(tǒng)的基于二次型控制Lyapunov函數相比,該控制律可以保證系統(tǒng)跟蹤誤差在整個控制過程中始終處在給定的范圍內,同時控制律中的魯棒項以及自適應項可以保證控制系統(tǒng)具有良好的瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。仿真與實驗結果均表明該控制律可完成輸出受限需求,同時具有滿意的控制性能。(2)考慮到在輸出受限的問題中,常遇到某些特定場合中系統(tǒng)部分狀態(tài)不可獲取,設計了基于輸出反饋的自適應魯棒控制算法。區(qū)別于大多數系統(tǒng)模型,本文模型中未知系統(tǒng)狀態(tài)與參數化不確定存在非線性耦合,所以設計控制律時首先構建合適的觀測器,接著建立觀測器、自適應律和控制律一體化Lyapunov函數,基于自適應魯棒控制算法確定控制律、自適應律,最后將控制器中無法抵消、抑制的部分,利用觀測器參數來抑制,而該參數可根據線性矩陣不等式方法確定,最終可保證整個電機控制系統(tǒng)狀態(tài)最終一致有界。仿真與實驗結果表明該控制律利用系統(tǒng)輸出可實現輸出受限需求,且具有良好的瞬態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度。圖36幅,表9個,參考文獻61篇。
【圖文】：

工作原理的理解。逡逑２．１．１直線電機的基本機械結構逡逑如圖２－２所示為直線電機和旋轉電機的機械結構簡圖�？梢园l(fā)現兩者有著一定逡逑的聯系，即直線電機的基本機械結構可以看作是旋轉電機沿徑向剖開，將電機的圓逡逑周邊伸展成直線，定子演變的一側為初級，轉子演變的一側為次級（如圖２－１）。逡逑Ａ逡逑？定子繞組（初級）逡逑＾丨．．．一一丨逡逑NB邋0邋ｐｉｎｉｎｉＴ￥￥ｉｉｎｉｎｉｒＭ￥ｉｊｎｉｒ逡逑籠型轉子（次級）逡逑圖２－１旋轉電機至直線電機演化圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｒｏｔａｔｉｎｇ邋ｍｏｔｏｒ邋ｔｏ邋ｌｉｎｅａｒ邋ｍｏｔｏｒ逡逑９逡逑

圖２－３直線電機基本工作原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｔｈｅ邋ｂａｓｉｃ邋ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｌｉｎｅａｒ邋ｍｏｔｏｒ逡逑如圖２－３所示圖中１為次級，２為行波磁場，３為初級。直線電機的初級齒槽逡逑內的三相繞組通入三相正弦交變電流后，會產生氣隙磁場。與旋轉電機不同，直線逡逑電機的鐵芯并不是閉合的圓環(huán)，而是長直且兩端斷開的，導致繞組不連續(xù)，各相互逡逑感不同，這種現象被稱為邊端效應。假設兩級無限長，不存在邊緣效應，氣隙磁場逡逑將在直線方向呈正弦形分布。當三相電流隨時間變化時，，氣隙磁場將會沿電流相序逡逑變化直線移動，被稱為行波磁場。將次級看作無限并列的導條，行波磁場切割次級逡逑導條，產生感應電動勢、感應電流。導條內感應電流與行波磁場相互作用產生電磁逡逑力。沒有固定的初級或次級在電磁力的作用下，將沿行波磁場的運動方向作直線運逡逑動。從而利用電磁原理將電能轉變?yōu)橹本�運動的機械能
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TM359.4

【參考文獻】

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1 郭威,周悅,郭慶鼎;自適應神經元實現的直線永磁同步電機伺服系統(tǒng)的預見前饋補償[J];中國機械工程;2002年20期

本文編號：2660021