基于积分滑模的永磁直线同步电动机直接推力控制

发布时间：2020-11-04 01:31

　　 永磁直线同步电动机(PMLSM)具有推力大、响应快、精度高等优点,在工业生产中已经得到了广泛应用。为解决PMLSM易受参数变化、未建模动态以及摩擦力等不确定性因素的影响,同时直接推力控制系统易产生较大的推力纹波,设计了积分滑模控制器和双边界层滑模观测器,提高直接推力控制系统的鲁棒性和跟踪性并减小推力纹波。首先,介绍了PMLSM的基本结构和工作原理,分析了PMLSM中不确定性产生的原因及其对系统控制精度的影响,建立了含有不确定性因素的PMLSM动态数学模型,阐述了PMLSM直接推力控制系统及其坐标变换基本原理,为积分滑模控制器和双边界层滑模观测器的设计奠定了基础。然后,针对PMLSM直接推力控制系统中存在推力纹波和速度跟踪误差,提出了一种基于积分滑模控制器的PMLSM直接推力控制方案。利用速度与推力作为状态变量,在同步旋转定子磁链矢量坐标参考系中构建二阶非线性状态空间方程,并根据此空间状态建立积分滑模控制律,取代独立的速度控制器与推力控制器,简化了系统的控制结构,提高了系统的动态响应。选用饱和函数作为切换函数,降低了滑模控制的抖振现象,进一步消除速度跟踪中的稳态误差,提高了系统的鲁棒性。利用李雅普诺夫稳定性分析证明了积分滑模控制器是全局渐近稳定的。通过系统仿真验证了提出的方法的有效性。最后,为解决积分滑模控制器在获取速度的二阶导数时易受到高频噪声的影响,设计了双边界层滑模观测器对速度进行估计。该观测器可以自适应调整观测范围,使得估计误差和边界层厚度同步变化,削弱抖振并增强观测器鲁棒性。系统仿真结果证明了双边界层滑模观测器的可行性。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM341
【部分图文】：

方式越来越普遍[18]。近年来，随着模具、高精度、高效率、复杂轮廓外形加工动技术迅速发展。同时，在德国“工业机床及制造设备在高效化、自动化、数在德国汉诺威机床展览会上，德国科隆的如图 1.1 所示），因其完善的模块化系的灵活性和长期的稳定性。欧洲 EMCO.2 所示），X 轴为 750mm，Y 轴为 610m能够满足530 530 417mm规格零件内加工大型部件的理想选择。韩国 Hw图1.3所示），含自适应进给调整系统，率。随着直线电机技术的发展和高精密密制造业中的应用将会越来越广泛[21]。

图 1.2 五轴同步立式铣床 UMILL750is synchronize machining vertical milling ma图 1.3 五轴加工中心 D2-5AXFig. 1.3 Five-axis machining center D2-5AX线电机的研究与发展相对较晚。上世一些高校和科研院所研发出一些直线机研究的高等院校，在直线电机理论

轴采用直线电机驱动，能够满足530 530 417mm规格零件的加工需求，紧凑设计结构使其成为在小空间内加工大型部件的理想选择。韩国 Hwacheon 公司生产的五轴加工中心D2-5AX（如图1.3所示），含自适应进给调整系统，以及刀具破损和碰撞的过载监控，以提高生产率。随着直线电机技术的发展和高精密产品对数控机床业的更高要求，直线电机在精密制造业中的应用将会越来越广泛[21]。图 1.1 五轴数控磨床 335linearFig. 1.1 Five-axis CNC grinding machine 335linear
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王树梅;;弱滑模观测器在无刷直流电机中的仿真研究[J];测控技术;2017年02期

2 王亚;;基于改进型非奇异终端滑模观测器的永磁同步电动机矢量控制系统研究[J];新型工业化;2016年10期

3 王晓远;傅涛;;基于全局快速终端滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制[J];电工技术学报;2017年11期

4 胡丹丹;赵龙;程青青;;基于改进滑模观测器的PMSM无位置传感器控制[J];微电机;2016年03期

5 张旭;陈哲;;基于改进型滑模观测器的PMSM矢量控制[J];电气自动化;2016年03期

6 李昆鹏;张永立;;基于离散滑模观测器PMSM瞬时功率预测控制[J];微电机;2016年07期

7 孟建基;张巍巍;;基于滑模观测器的非线性系统故障检测与重构[J];科技导报;2010年11期

8 张雪芬;楚纪正;冯勇军;徐鸿;;用于PMSM无位置传感器控制的改进滑模观测器的设计与仿真[J];家电科技;2010年12期

9 刘军;宋立军;蒋金星;;基于自适应滑模观测器的PMSM矢量控制[J];微计算机信息;2009年04期

10 刘云峰;刘华峰;;非线性不确定系统的滑模观测器设计[J];上海航天;2009年01期

相关博士学位论文 前10条

1 孙一勇;复杂系统的滑模控制策略研究及在机器人中应用[D];哈尔滨工业大学;2017年

2 刘家曦;无传感器内嵌式永磁同步电机转子磁极位置检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 王红举;星载ATP控制系统容错设计及单粒子效应加固技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

4 苏健勇;基于磁链观测器的永磁同步电动机无传感器控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

5 邱忠才;永磁同步电机滑模观测与控制方法研究[D];西南交通大学;2016年

6 辛凯;开关磁阻电机滑模观测器间接位置检测的研究[D];华中科技大学;2007年

7 于金泳;基于滑模观测器的故障重构方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

8 崔春艳;电动汽车感应电机滑模变结构控制技术研究[D];河北工业大学;2014年

9 王倩;高超声速飞行器飞行控制系统设计方法与仿真研究[D];复旦大学;2011年

10 陈思溢;永磁同步电动机无位置传感器全分数阶滑模控制系统研究[D];华南理工大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 张世忠;基于滑模观测器的永磁同步电机DTC优化研究[D];天津理工大学;2019年

2 原浩;基于积分滑模的永磁直线同步电动机直接推力控制[D];沈阳工业大学;2019年

3 姜家豪;永磁同步直驱电机无传感器控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2019年

4 唐伟;基于参数自适应新型滑模观测器的PMSM无位置传感器控制技术研究[D];西安理工大学;2019年

5 吕奥博;基于滑模观测器的PMSM无传感器控制系统研究[D];哈尔滨理工大学;2019年

6 陈俊杰;基于改进型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制研究[D];上海电机学院;2019年

7 吴正浩;基于滑模观测器的永磁同步电机控制系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2019年

8 宋元元;基于DSTATCOM的风柴混合电力系统无功补偿控制研究[D];上海电力大学;2019年

9 孙守旭;永磁电机无位置传感器技术及谐波抑制的研究[D];哈尔滨理工大学;2018年

10 程传宗;基于滑模观测器的PMSM无速度传感器控制算法研究及实现[D];湖南大学;2018年

本文编号：2869402