直驱H型平台的智能非奇异快速终端滑模同步控制
发布时间：2021-09-04 18:22
直驱H型平台由三台结构参数相同的永磁直线同步电机（Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM）构成。由于PMLSM易受端部效应、外部扰动与非线性摩擦力等不确定因素影响,造成直驱H型平台各个单轴存在较大的位置跟踪误差,同时机械耦合会导致Y方向双轴伺服系统的同步精度下降。本文的研究目的是减小直驱H型平台单轴的位置跟踪误差以及提高双轴间的同步控制精度。首先,介绍了直驱H型平台在国内外的发展现状、研究现状及其主要控制策略,并根据PMLSM的基本原理建立了包含推力波动、外部扰动和机械耦合等不确定性因素的直驱H型平台数学模型。其次,针对直驱H型平台易受推力波动、外部扰动与机械耦合等不确定性因素的影响而导致系统存在的位置跟踪误差和同步误差的问题,设计了一种非奇异快速终端滑模（Non-singular Fast Terminal Sliding Mode,NFTSM）同步控制策略。采用交叉耦合将平台的单轴跟踪误差和双轴同步误差相结合,设计得到混合误差,并将混合误差作为控制状态变量,削弱双直线电机间的耦合作用,以提高平台的双轴同步精度,利用Lyapun...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AGS15000直驱龙门式平台Fig.1.1Direct-drivegantryplatformofAGS150000
沈阳工业大学硕士学位论文21.2直驱H型平台的研究现状1.2.1直驱H型平台的国内外发展现状本文所研究的直驱H型平台由三台直线电机组成，其中两台直线电机安装于平行导轨，以实现平台Y方向的双边同步驱动，X轴直线电机定子固定安装在平台的横梁上，构成直驱H型平台X方向上的移动。由于直驱H型平台具有大推力、高速度、高精密度以及高稳定性等优点，国内许多外企业、院校以及研究所对直驱H型平台进行了深入研究，并取得了一定的成果。在国际市场上，Aerotech公司生产的型号为AGS15000-1250-1250的直驱龙门运动平台如图1.1所示，其有效行程为1250mm×1250mm，最大速度3m/s，空载情况下的最大加速度为5G，平台的最大负载可达40kg，其定位精度为3.0μm；图1.2为PLANT&MiLL公司生产的型号为AGS2000的直驱运动平台，其可设计的行程为500mm~1000mm，最大运行速度可达3m/s，可以实现的最大加速度为5G，平台的最大负荷为30kg，定位精度3.0μm。国外的高校和研究机构对直驱H型平台也做了深入研究，新加坡国立大学采用拉格朗日方程建立了龙门型平台的数学模型，并采用自适应控制方法来提高系统的跟踪精度[12]；法国研究人员采用解耦控制获得直驱H型平台的解耦动力学模型，并以此提高了系统的控制精度[13]。图1.1AGS15000直驱龙门式平台Fig.1.1Direct-drivegantryplatformofAGS150000图1.2AGS2000直驱龙门式平台Fig.1.2Direct-drivegantryplatformofAGS2000
第1章绪论3在国内市场上，无锡星微技术有限公司生产的型号为VAG-1的全气浮式运动平台如图1.3所示，其有效行程可设计为350mm~500mm，该运动平台的定位精度和重复定位精度分别为300nm和100nm，额定负载和最大负载分别为5kg和25kg，最大速度为1m/s，最大加速度为2G。北京慧摩森电子系统技术有限公司所生产的型号为BJSM龙门式直线电机平台如图1.4所示，有效行程可设计为200mm~1000mm，该运动平台的重复定位精度为1μm，空载时的最大速度2.5m/s，最大加速度可达4G。华中科技大学建立了龙门型平台的耦合动力学模型，并将系统的同步问题转化为线性二次型的最优控制问题[14]，北京交通大学通过系统辨识建立了龙门型平台的数学模型，并采用自适应鲁棒控制提高了系统的控制效果[15-16]。此外，浙江大学，西安交通大学以及沈阳工业大学等国内高校也展开了直驱H型平台及其相关技术的研究，并取得了一定的科研成果[17-20]。图1.3VAG-1气浮导轨运动平台Fig.1.3AirfloatingrailmotionplatformofVAG-1图1.4BJSM龙门式直线电机平台Fig.1.4GantrylinearmotorsplatformofBJSM1.2.2影响直驱H型平台控制精度的主要因素直驱H型平台伺服系统由三台参数相同的PMLSM构成，具有高刚度、大推力和
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模控制的H型运动平台改进型主从控制[J]. 王丽梅,姜元昊. 组合机床与自动化加工技术. 2019(07)
[2]可控励磁直线同步电动机的全局积分Terminal滑模控制[J]. 蓝益鹏,王靖腾,刘欣. 控制理论与应用. 2019(06)
[3]非奇异终端滑模控制仿真实验设计[J]. 赵海滨,陆志国,刘冲,于清文,颜世玉. 实验室研究与探索. 2019(04)
[4]非奇异快速终端滑模控制仿真实验[J]. 颜世玉,赵海滨,刘冲,陆志国,于清文. 实验技术与管理. 2018(11)
[5]现代机械制造工艺与精密加工技术问题分析[J]. 杨青. 新型工业化. 2018(11)
[6]双直线电机伺服系统Elman神经网络互补滑模交叉耦合同步控制[J]. 金鸿雁,赵希梅. 电工技术学报. 2018(21)
[7]基于非线性PID的交叉耦合同步控制器设计[J]. 盛贤君,张亚鹏,许才. 组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[8]基于扩展卡尔曼滤波器的高速永磁直线同步电机扰动前馈补偿[J]. 赵希梅,武文斌,朱国昕. 电工技术学报. 2018(07)
[9]H型精密运动平台交叉耦合模糊PID同步控制[J]. 王丽梅,张宗雪. 沈阳工业大学学报. 2018(01)
[10]基于快速终端滑模算法的机械手跟踪控制研究[J]. 钱东海,黄友昕,董小康,吴鹏. 中国机械工程. 2017(18)
博士论文
[1]现代直线电机关键控制技术及其应用研究[D]. 王利.浙江大学 2012
[2]高速工况下H型桁架定位平台的建模与同步控制[D]. 权建洲.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]直线电机驱动H型平台反演滑模改进型主从控制[D]. 姜元昊.沈阳工业大学 2019
[2]永磁直线同步电动机的智能自适应反推控制[D]. 金洋洋.沈阳工业大学 2019
[3]直线电机驱动的H型平台递归小波模糊神经网络控制[D]. 刘龙翔.沈阳工业大学 2019
[4]双直线电机驱动的H型平台区间二型模糊神经网络控制[D]. 张宗雪.沈阳工业大学 2017
[5]机床用永磁同步直线电机设计与分析[D]. 曹育硕.东南大学 2016
[6]直线电机龙门系统的鲁棒自适应控制方法研究[D]. 洪改艳.北京交通大学 2015
[7]双轴直线电机龙门系统控制的研究[D]. 张艺潇.北京交通大学 2013
本文编号：3383776
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AGS15000直驱龙门式平台Fig.1.1Direct-drivegantryplatformofAGS150000
沈阳工业大学硕士学位论文21.2直驱H型平台的研究现状1.2.1直驱H型平台的国内外发展现状本文所研究的直驱H型平台由三台直线电机组成，其中两台直线电机安装于平行导轨，以实现平台Y方向的双边同步驱动，X轴直线电机定子固定安装在平台的横梁上，构成直驱H型平台X方向上的移动。由于直驱H型平台具有大推力、高速度、高精密度以及高稳定性等优点，国内许多外企业、院校以及研究所对直驱H型平台进行了深入研究，并取得了一定的成果。在国际市场上，Aerotech公司生产的型号为AGS15000-1250-1250的直驱龙门运动平台如图1.1所示，其有效行程为1250mm×1250mm，最大速度3m/s，空载情况下的最大加速度为5G，平台的最大负载可达40kg，其定位精度为3.0μm；图1.2为PLANT&MiLL公司生产的型号为AGS2000的直驱运动平台，其可设计的行程为500mm~1000mm，最大运行速度可达3m/s，可以实现的最大加速度为5G，平台的最大负荷为30kg，定位精度3.0μm。国外的高校和研究机构对直驱H型平台也做了深入研究，新加坡国立大学采用拉格朗日方程建立了龙门型平台的数学模型，并采用自适应控制方法来提高系统的跟踪精度[12]；法国研究人员采用解耦控制获得直驱H型平台的解耦动力学模型，并以此提高了系统的控制精度[13]。图1.1AGS15000直驱龙门式平台Fig.1.1Direct-drivegantryplatformofAGS150000图1.2AGS2000直驱龙门式平台Fig.1.2Direct-drivegantryplatformofAGS2000
第1章绪论3在国内市场上，无锡星微技术有限公司生产的型号为VAG-1的全气浮式运动平台如图1.3所示，其有效行程可设计为350mm~500mm，该运动平台的定位精度和重复定位精度分别为300nm和100nm，额定负载和最大负载分别为5kg和25kg，最大速度为1m/s，最大加速度为2G。北京慧摩森电子系统技术有限公司所生产的型号为BJSM龙门式直线电机平台如图1.4所示，有效行程可设计为200mm~1000mm，该运动平台的重复定位精度为1μm，空载时的最大速度2.5m/s，最大加速度可达4G。华中科技大学建立了龙门型平台的耦合动力学模型，并将系统的同步问题转化为线性二次型的最优控制问题[14]，北京交通大学通过系统辨识建立了龙门型平台的数学模型，并采用自适应鲁棒控制提高了系统的控制效果[15-16]。此外，浙江大学，西安交通大学以及沈阳工业大学等国内高校也展开了直驱H型平台及其相关技术的研究，并取得了一定的科研成果[17-20]。图1.3VAG-1气浮导轨运动平台Fig.1.3AirfloatingrailmotionplatformofVAG-1图1.4BJSM龙门式直线电机平台Fig.1.4GantrylinearmotorsplatformofBJSM1.2.2影响直驱H型平台控制精度的主要因素直驱H型平台伺服系统由三台参数相同的PMLSM构成，具有高刚度、大推力和
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模控制的H型运动平台改进型主从控制[J]. 王丽梅,姜元昊. 组合机床与自动化加工技术. 2019(07)
[2]可控励磁直线同步电动机的全局积分Terminal滑模控制[J]. 蓝益鹏,王靖腾,刘欣. 控制理论与应用. 2019(06)
[3]非奇异终端滑模控制仿真实验设计[J]. 赵海滨,陆志国,刘冲,于清文,颜世玉. 实验室研究与探索. 2019(04)
[4]非奇异快速终端滑模控制仿真实验[J]. 颜世玉,赵海滨,刘冲,陆志国,于清文. 实验技术与管理. 2018(11)
[5]现代机械制造工艺与精密加工技术问题分析[J]. 杨青. 新型工业化. 2018(11)
[6]双直线电机伺服系统Elman神经网络互补滑模交叉耦合同步控制[J]. 金鸿雁,赵希梅. 电工技术学报. 2018(21)
[7]基于非线性PID的交叉耦合同步控制器设计[J]. 盛贤君,张亚鹏,许才. 组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[8]基于扩展卡尔曼滤波器的高速永磁直线同步电机扰动前馈补偿[J]. 赵希梅,武文斌,朱国昕. 电工技术学报. 2018(07)
[9]H型精密运动平台交叉耦合模糊PID同步控制[J]. 王丽梅,张宗雪. 沈阳工业大学学报. 2018(01)
[10]基于快速终端滑模算法的机械手跟踪控制研究[J]. 钱东海,黄友昕,董小康,吴鹏. 中国机械工程. 2017(18)
博士论文
[1]现代直线电机关键控制技术及其应用研究[D]. 王利.浙江大学 2012
[2]高速工况下H型桁架定位平台的建模与同步控制[D]. 权建洲.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]直线电机驱动H型平台反演滑模改进型主从控制[D]. 姜元昊.沈阳工业大学 2019
[2]永磁直线同步电动机的智能自适应反推控制[D]. 金洋洋.沈阳工业大学 2019
[3]直线电机驱动的H型平台递归小波模糊神经网络控制[D]. 刘龙翔.沈阳工业大学 2019
[4]双直线电机驱动的H型平台区间二型模糊神经网络控制[D]. 张宗雪.沈阳工业大学 2017
[5]机床用永磁同步直线电机设计与分析[D]. 曹育硕.东南大学 2016
[6]直线电机龙门系统的鲁棒自适应控制方法研究[D]. 洪改艳.北京交通大学 2015
[7]双轴直线电机龙门系统控制的研究[D]. 张艺潇.北京交通大学 2013
本文编号：3383776
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