双直线电机驱动的H型平台区间二型模糊神经网络控制
发布时间:2018-04-18 11:27
本文选题:H型精密运动平台 + 永磁直线同步电机 ; 参考:《沈阳工业大学》2017年硕士论文
【摘要】:该课题来源于国家自然科学基金(51175349)及辽宁省自然科学基金(2015020151)。H型精密运动平台是由三台结构和参数完全相同的永磁直线同步电机组成的,其中Y轴方向上的两台永磁直线同步电机安装在两个平行导轨上沿Y方向水平移动,X轴上安装一台电机沿X轴方向移动。但是尽管对Y轴方向上的两台电机采用了完全相同的控制方法,也会由于电机参数变化,摩擦力和负载扰动的不平衡等不确定因素导致两边的运动无法达到完全一致而存在位置同步误差,这会影响加工工件的质量,甚至由于过电流保护而造成工作过程的卡顿。因此,本文的研究目的就是设计一个控制器来保证单轴的高精度运动,在此基础上还需要设计一个同步补偿器来减小H型精密运动平台的位置同步误差。本文首先介绍了H型平台的国内外发展现状及其控制策略的研究现状。由于双轴间存在的位置同步误差会造成运动精度的降低,因此在考虑了X轴动子运动对Y方向两平行轴造成扭摆力的影响下,根据永磁直线同步电机的基本原理及其数学模型推导出包含电机参数变化,外部扰动和摩擦力等不确定因素的H型精密运动平台的数学模型。接着,在已知H型精密运动平台数学模型的基础上,针对单轴的运动性能提出了基于HJI(Hamilton-Jacobi Inequality)理论的滑模鲁棒控制方法。这种控制方法首先设计了控制系统的滑模控制律,然后又设计了Lyapunov函数,再基于HJI理论,从而证明鲁棒条件可以成立。为了减小双轴间的位置同步误差,设计了交叉耦合(Cross-Coupling Control,CCC)同步补偿器。使用MATLAB/Simulink对所设计的控制器进行建模与仿真分析,并将其与传统滑模的控制方法进行比较,证明所提出的控制方法可以减小单轴的位置跟踪误差,并且交叉耦合同步补偿器提高了双轴间的同步性能。最后,基于H型精密运动平台单轴运动控制器的可靠性,为了进一步提高双轴间的位置同步误差精度,提出了区间二型模糊神经网络(Interval Type-2 Fuzzy Neural Network,IT2FNN)补偿器。将区间二型模糊逻辑作为一型模糊逻辑的扩展,从而更好地处理非线性和不确定性系统,并且计算方法比二型模糊更简便。运用MATLAB/Simulink仿真软件对所提出的补偿器进行建模与仿真分析。
[Abstract]:This paper presents a mathematical model of H - type precision motion platform , which is composed of three permanent magnet linear synchronous motors with identical structure and parameters .
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM341;TP273
【参考文献】
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,本文编号:1768207
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