直线伺服系统的智能互补滑模控制研究

发布时间：2017-04-06 19:25

  本文关键词：直线伺服系统的智能互补滑模控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国科学技术迅猛发展,工业领域对数控加工提出了高速高精要求。永磁直线同步电机(PMLSM)具有结构简单、定位精度高、推力大、响应速度快等优点,因此在数控加工领域得到了广泛应用。针对PMLSM易受端部效应、参数变化、非线性摩擦和外部扰动等不确定性因素影响,提出了互补滑模控制(CSMC)和智能互补滑模控制(ICSMC),来提高PMLSM伺服系统位置跟踪精度、改善系统的鲁棒性和快速性。首先,介绍了PMLSM的基本结构和工作原理,分析了影响直线伺服系统的不确定性因素产生原因,建立了含有不确定性因素的PMLSM数学模型。为了提高系统跟踪精度,设计了基于CSMC的PMLSM伺服控制系统。CSMC的滑模面采用广义滑模面和互补滑模面相结合的设计,使系统位置跟踪误差在空间内沿着两滑模面的交集向零点滑动,这样提高了系统的跟踪性能。切换函数选择饱和函数,使得系统在边界层以外时采用常规的滑模控制,在边界层内使用连续状态的反馈控制,可以有效地削弱抖振。并利用李雅普诺夫定理,证明了该控制方法能够保证系统跟踪误差的收敛性。然后,考虑到在CSMC的设计中边界层厚度需要通过试凑法来选取,并且边界层厚度选择不当会使系统无法同时具有良好的跟踪精度和较强的鲁棒性,为此设计了基于ICSMC的PMLSM伺服控制系统。ICSMC滑模面的设计在采用两滑模面结合的基础上,采用RBF神经网络对系统不确定性因素进行在线估计,进而提高了系统的鲁棒性。同时,利用李雅普诺夫定理证明了ICSMC能使系统跟踪误差收敛,保证系统的稳定性。最后,针对所提出的控制方法,分别建立了基于传统滑模控制(SMC)、基于CSMC和基于ICSMC的PMLSM系统仿真模型,进行了仿真对比分析。仿真结果表明,与SMC系统和CSMC系统相比,ICSMC系统位置跟踪精度更高,快速性更好,鲁棒性更强。因此,ICSMC具有更好的控制效果,能够满足实际应用的高速高精需求。
【关键词】：永磁直线同步电机 滑模控制 智能互补滑模控制 RBF神经网络
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM921.541
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 直线伺服系统的国内外研究现状10-13
• 1.3 常见的直线伺服系统控制策略13-14
• 1.4 课题具体研究内容14-16
• 第2章 PMLSM数学模型及工作原理16-26
• 2.1 PMLSM的基本结构及其工作原理16-18
• 2.1.1 PMLSM的基本结构16-17
• 2.1.2 PMLSM工作原理17-18
• 2.2 PMLSM数学模型18-20
• 2.3 PMLSM矢量控制20-23
• 2.4 PMLSM中不确定性分析23-25
• 2.4.1 端部效应23-24
• 2.4.2 参数变化24
• 2.4.3 非线性摩擦24
• 2.4.4 纹波推力扰动24
• 2.4.5 齿槽推力扰动24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 PMLSM互补滑模控制系统设计26-38
• 3.1 滑模控制26-32
• 3.1.1 滑模控制简介26-27
• 3.1.2 滑模控制的抖振问题27-29
• 3.1.3 滑模控制基本原理29-30
• 3.1.4 滑模控制常见设计方法30-32
• 3.2 传统滑模控制器设计32-34
• 3.3 互补滑模控制器设计34-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 PMLSM智能互补滑模控制系统设计38-45
• 4.1 神经网络原理38-40
• 4.2 RBF神经网络40-41
• 4.3 智能互补滑模控制器设计41-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 PMLSM伺服系统仿真分析45-58
• 5.1 PMLSM伺服系统仿真模型45-47
• 5.1.1 PMLSM仿真模型45-47
• 5.1.2 PMLSM系统仿真分析47
• 5.2 系统仿真分析47-56
• 5.3 本章小结56-58
• 第6章 结论58-59
• 参考文献59-62
• 在学研究成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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  本文关键词：直线伺服系统的智能互补滑模控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：289533