直线电机XY平台控制系统研究

发布时间：2017-08-30 13:26

  本文关键词：直线电机XY平台控制系统研究

  更多相关文章： 永磁同步直线电机 蛙跳算法 插补算法 交叉耦合控制 Labview

【摘要】：随着数控机床高速、高精度的要求愈加严格,采用直线电机直接驱动的数控加工中心凭借其优越的性能则受到越来越多的关注。直线电机XY平台作为多轴运动平台的基础,其控制系统的研究具有极其重要的现实意义与理论意义。本文主要通过研究永磁同步直线电机驱动控制策略来提高系统跟踪精度及双轴运动时的轮廓精度。首先,分析并建立永磁同步直线电机数学模型,根据系统性能需要,基于对模糊控制及蛙跳算法的研究,实现控制器PID参数优化,结合速度前馈控制器设计永磁同步直线电机伺服系统控制器位置环控制策略,并进行仿真得到优化后的PID参数值。其次,通过编程与仿真比较逐点比较法、数字积分法和数据采样法三种插补方法的优缺点,最终确定采用数据采样法实现插补运动；分别建立双轴电机直线与任意圆弧运动时的轮廓误差模型；搭建两轴平台控制系统模型并设计变增益交叉耦合控制器,对其控制系统进行仿真分析。然后,学习Matlab和Labview的联合仿真工具箱SIT；将数据采样法插补程序的输出数据通过联合仿真应用于后续实验；基于Labview搭建人机交互界面,使用户可方便控制XY平台电机运动。最后,搭建永磁同步直线电机XY平台,对仿真结果及插补算法进行验证,指出本文研究中存在的不足以及后续需要的探索与研究方向。
【关键词】：永磁同步直线电机 蛙跳算法 插补算法 交叉耦合控制 Labview
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM359.4;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 采用直线电机的数控机床发展现状10-13
• 1.3 直线电机控制技术概述13-15
• 1.4 本文研究的主要内容15-17
• 第二章 直线电机单轴控制方法研究17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 直线电机数学模型17-18
• 2.3 SFLA+FUZZY控制器设计18-23
• 2.3.1 数字PID控制18-19
• 2.3.2 FUZZY控制19-21
• 2.3.3 SFLA21-22
• 2.3.4 SFLA+FUZZY控制器模型建立22-23
• 2.4 仿真与分析23-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 直线电机XY平台插补运动算法设计27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 插补概念及分类27-34
• 3.2.1 逐点比较法28-30
• 3.2.2 数字积分法30-32
• 3.2.3 数据采样法32-34
• 3.3 数值插补算法仿真比较34-37
• 3.3.1 直线插补比较34-36
• 3.3.2 圆弧捅补比较36-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第四章 XY平台交叉耦合控制器设计39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 XY直线电机平台数学模型39
• 4.3 轮廓误差的建模分析39-42
• 4.3.1 直线轮廓误差模型40-41
• 4.3.2 圆弧轮廓误差模型41
• 4.3.3 任意曲线轮廓误差模型41-42
• 4.4 交叉耦合控制42-43
• 4.5 变增益交叉耦合控制系统思想与建模43-47
• 4.6 变增益交叉耦合控制系统仿真47-51
• 4.7 本章小结51-53
• 第五章 基于Labview的直线电机XY平台控制程序实现53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 Labview简介53-54
• 5.3 Labview与Simulink联合编程实现插补运动54-56
• 5.4 人机控制界面56-59
• 5.5 本章小结59-61
• 第六章 直线电机XY平台运动实验61-69
• 6.1 引言61
• 6.2 控制系统总体构架61-63
• 6.3 实验结果分析63-67
• 6.3.1 单轴控制实验63-65
• 6.3.2 双轴插补运动实验65-67
• 6.4 本章小结67-69
• 第七章 总结与展望69-71
• 7.1 总结69
• 7.2 展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表论文及成果77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 侯艳;黄金侠;;混合蛙跳优化PID算法的生化分析仪恒温控制[J];科技通报;2014年07期

2 历达;张涛;唐传胜;;直线永磁同步电机变论域模糊PID控制技术研究[J];机床与液压;2012年15期

3 彭珍瑞;栾睿;王娴;;基于人工鱼群算法的伺服系统PID控制器参数优化[J];兰州交通大学学报;2012年04期

4 张金龙;徐慧;刘京南;内田敬久;郭怡倩;;基于模糊神经网络的精密角度定位PID控制[J];仪器仪表学报;2012年03期

5 王介生;高宪文;;基于改进混合蛙跳算法的电渣重熔过程多变量PID控制器设计[J];控制与决策;2011年11期

6 王大将;蔡瑞英;徐新伟;;群智能优化算法研究[J];电脑知识与技术;2010年21期

7 叶云岳;;直线电机在现代机床业中的应用与发展[J];电机技术;2010年03期

8 郝建强;顾强;李世中;;基于蚁群算法的数控进给伺服系统PID参数优化[J];机械;2010年03期

9 朱君君;冯毅;;专家-模糊PID在制浆蒸煮控制系统中的应用[J];自动化与仪表;2010年01期

10 徐昌语;刘勇;张建明;罗松保;;直线电机在超精密加工技术中的应用和发展[J];航空精密制造技术;2009年04期

，

本文编号：759551