龙门双驱直线电机运动平台滑模控制研究与实现

发布时间：2020-03-06 11:15

【摘要】：随着工业技术的不断发展，高精度运动平台在精密制造、检测等领域发挥越来越重要的作用。高精密运动平台对于定位精度、速度和加速度等方面性能要求越来越高，这些都对平台的设计和运动控制系统的实现提出了更大的挑战。传统的“伺服电机加滚珠丝杠”驱动结构已难以满足要求，而直线电机伺服系统由于其结构优势，更能满足高速、高加速度的场合。本研究针对直线电机伺服系统非线性、参数摄动性、负载扰动等缺点，同时结合滑模变结构控制器对参数变化和扰动不灵敏的特点，设计了一种趋近律滑模变结构控制器，通过仿真和实验表明，控制器能有效提高伺服系统的快速性、稳定性，系统具有良好的控制效果。 本文首先对永磁同步直线电机的结构和工作原理进行系统分析，然后根据坐标变换法建立了系统在d-q坐标系下的数学模型。进而研究分析了SVPWM矢量控制技术的原理及实现方法。最后通过矢量控制策略在MATLAB/Simulink环境下建立直线电机矢量调速系统仿真模型。 其次，结合滑模控制器的设计原理和方法设计了适用于直线电机伺服系统的趋近率滑模变结构控制器，并对伺服系统速度环和位置环的仿真研究，仿真表明滑模控制器相比传统PID控制器快速响应强、鲁棒性好和抗干扰能力强等特性。 最后，在龙门双驱直线电机运动平台上开展系统实验对滑模控制器性能进行验证。首先对整个运动平台的结构和原理进行介绍，并在MechaWare运动控制工具箱中对滑模控制器模型进行建立，，加载入运动控制卡进行实验验证。最终通过对系统开展的一系列实验结果表明：直线电机伺服控制系统在滑模变结构控制器作用下动态响应迅速、系统无超调、鲁棒性强，具有很好的动、静态性能。
【图文】：

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-0.200.20.40.60.811.2t/sv/(m/s)图 3.7 PID 控制下突加扰动速度响应曲线0.099 0.1 0.101 0.102 0.103 0.1040.970.9750.980.9850.990.99511.0051.01t/s

图 4.1 平台三维结构示意图实验平台控制系统原理平台控制系统选用 SynqNet 控制总线进行通讯。SynqNet 网络主线缆将节点与控制卡相连，每个驱动器都是作为整个网络中的上位机数据包从控制卡发往各个节点，每个节点捕获各自的数个节点传递不属于自己的数据包，与此同时，数据包又从各节形成闭合环路。SynqNet 控制总线拓扑结构如图 4.2 所示。
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM359.4

【参考文献】

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本文编号：2585148