永磁直线同步电机分数阶迭代学习精准位置控制

发布时间：2020-12-17 18:54

　　针对永磁直线同步电机（PMLSM）伺服系统在执行重复性任务时会受到参数变化、外部扰动、端部效应等扰动影响而产生跟踪误差的问题,设计了PI^λD^μ分数阶迭代学习控制器（FO-ILC）。首先分析了影响PMLSM性能的不确定性因素,并建立数学模型。其次,利用分数阶微积分理论对PID型迭代学习律进行优化,设计了PI^λD^μ型FO-ILC。FO-ILC新增了两个可调参数,从而扩大了参数的整定范围,实现对被控对象的灵活控制,进而改善伺服系统的动态性能和稳定性。基于DSP的实验结果表明,与PID型ILC相比,所提出的控制方法能够使有效提高系统的动态性能及位置跟踪精度。 

【文章来源】：微电机. 2020年09期 北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

基于PID型ILC的PMLSM伺服系统框图

基于TI公司生产的DSP实验平台,将PIλDμ型FO-ILC应用于PMLSM伺服系统中进行实验验证所提方法的有效性。DSP型号为TMS320 F28335,基于DSP的PMLSM控制系统实验平台图如图2所示。实验中所选PMLSM参数:np=3,Rs=2.1 Ω,λPM=0.09 Wb,Ld=Lq=41.4 mH,D=8.0 N·s/m,=32 mm,M=16 kg。另外,在系统速度环中的PI控制器参数选取为KP=15,KI=0.15,设置初始迭代次数为15次,初始控制输入u0(t)=0。为验证所提方法的有效性,将其与一阶PID型ILC进行对比实验分析。对PMLSM伺服系统给定幅值为10 mm,频率为π的周期性正弦波。在一阶PID型ILC下的系统位置跟踪误差曲线如图2所示。由图3可知,在经过15次迭代之后,系统跟踪误差幅值稳定在-10～12 μm。

实验中所选PMLSM参数:np=3,Rs=2.1 Ω,λPM=0.09 Wb,Ld=Lq=41.4 mH,D=8.0 N·s/m,=32 mm,M=16 kg。另外,在系统速度环中的PI控制器参数选取为KP=15,KI=0.15,设置初始迭代次数为15次,初始控制输入u0(t)=0。为验证所提方法的有效性,将其与一阶PID型ILC进行对比实验分析。对PMLSM伺服系统给定幅值为10 mm,频率为π的周期性正弦波。在一阶PID型ILC下的系统位置跟踪误差曲线如图2所示。由图3可知,在经过15次迭代之后,系统跟踪误差幅值稳定在-10～12 μm。在相同的给定位置下,采用PIλDμ型FO-ILC应用于PMLSM伺服系统。选取不同分数阶微积分算子所对应的PMLSM伺服系统位置跟踪误差曲线如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于不匹配干扰观测器的圆筒型永磁直线电机新型滑模速度控制[J]. 周华伟,于晓东,高猛虎,刘国海.  中国电机工程学报. 2018(07)
[2]圆筒永磁直线电机设计及推力波动研究[J]. 赵国新,王超,刘华.  微电机. 2017(11)
[3]基于迭代学习与FIR滤波器的PMLSM高精密控制[J]. 赵希梅,马志军,朱国昕.  电工技术学报. 2017(09)
[4]分数阶线性系统二阶P型迭代学习控制收敛性分析[J]. 兰永红,刘潇.  控制工程. 2016(03)
[5]基于奇异值分解的PID型参数优化迭代学习控制算法[J]. 逄勃,邵诚.  信息与控制. 2014(04)
[6]鲁棒迭代学习控制律的优化设计方法[J]. 姜晓明,王岩,陈兴林.  电机与控制学报. 2013(03)
[7]基于遗传算法的PID型迭代学习控制增益的选取方法[J]. 李前防,朱芳来.  机电一体化. 2012 (01)
[8]基于滑模迭代学习的永磁同步电动机鲁棒控制[J]. 张鹏,欧阳红林.  计算机仿真. 2011(10)
[9]永磁直线电机二维分段复合迭代学习控制[J]. 杨俊友,马航,关丽荣,杨松.  中国电机工程学报. 2010(30)



本文编号：2922520