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永磁直线同步电动机的零相位鲁棒跟踪控制研究

作　者: 李萍
导　师: 孙宜标；刘春芳
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 永磁直线同步电动机 零相位误差跟踪控制 误差估计 比较系数法 L2鲁棒控制
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文以国家自然科学基金资助项目（NO.50805098）为研究背景,研究对象为当代高档数控机床永磁直线同步电动机（PMLSM）伺服系统,为满足伺服系统跟踪性能和鲁棒性的双重要求,研究了系统时滞扰动、负载质量参数变化及外部扰动等因素对PMLSM伺服系统性能的影响,采用零相位误差跟踪控制（ZPETC）以及L2鲁棒控制理论相结合的方法来满足伺服系统的高精度加工要求。主要包括以下几方面研究内容:当数控机床在进行高速加工时,针对输入信号通过进给传动机构后其幅值和相位会发生衰减和滞后的问题,采用ZPETC的方法消除闭环系统的相位误差。针对ZPETC对系统建模误差、参数变化以及扰动等非常敏感的缺点,设计了一种改进型ZPETC方法,该方法通过信号估计器将估计的跟踪误差和系统实时误差作为ZPETC的输入信号,控制器针对系统的跟踪误差进行实时补偿。该方法有效的克服了零相位误差跟踪控制器受系统参数变化以及扰动影响的缺点。对于非最小相位系统,ZPETC虽然补偿了系统的相位误差,但由不稳定零点引起的系统增益误差仍然存在。为此,设计了基于比较系数法的ZPETC设计方案,该方法在ZPETC的基础上,增加了前置增益补偿滤波器,通过对滤波器相同阶次系数的比较得出滤波器的最优参数。该方法不需要对零点多项式因式分解,计算量小,参数容易确定,对提高系统的增益性能有一定的作用。为了使系统既能满足快速跟踪要求,又能达到较强的扰动抑制效果,采用ZPETC和L2鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略。ZPETC作为前馈控制器可以消除系统的动态滞后,使系统实现快速准确跟踪;为了提高系统的鲁棒性能,反馈控制器采用L2鲁棒控制可以在ZPETC的基础上,消除扰动等不确定性因素对系统的影响。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 课题背景、目的及意义  10-11
  1.2 永磁直线同步电动机的发展及应用现状  11-12
  1.3 永磁直线同步电动机的控制方法  12-14
  1.4 课题研究的主要内容  14-16
第二章 永磁直线同步电动机的数学模型及存在问题分析  16-20
  2.1 永磁直线同步电动机的基本结构及工作原理  16-17
  2.2 永磁直线同步电动机的数学模型  17-18
  2.3 永磁直线同步电动机伺服系统及存在的问题  18-20
第三章 永磁直线同步电动机零相位误差跟踪控制  20-38
  3.1 零相位误差跟踪控制原理  20-23
  3.2 改进型零相位误差跟踪控制  23-30
    3.2.1 采用误差估计补偿的改进型零相位误差跟踪控制  23-28
    3.2.2 基于比较系数法的零相位误差跟踪控制器设计  28-30
  3.3 系统仿真结果及分析  30-37
    3.3.1 采用误差估计补偿方法的系统仿真  30-32
    3.3.2 基于比较系数法的零相位误差跟踪控制系统仿真  32-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 永磁直线同步电动机的零相位误差跟踪L2鲁棒控制  38-53
  4.1 L2增益鲁棒控制器设计问题  38-42
    4.1.1 L2标准设计问题  38-41
    4.1.2 耗散性与L2增益  41-42
  4.2 零相位误差跟踪L2鲁棒控制系统设计  42-49
    4.2.1 零相位L2鲁棒控制系统  42-43
    4.2.2 零相位误差跟踪控制器设计  43-44
    4.2.3 L_2鲁棒控制器的设计  44-49
  4.3 零相位误差跟踪L_2鲁棒控制系统的仿真结果及分析  49-52
  4.4 本章小结  52-53
第五章 结论  53-55
参考文献  55-58
在学研究成果  58-59
致谢  59

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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