永磁直线电机直接推力控制系统的滑模控制研究
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摘要
近年来,直接推力控制系统以其结构简单、推力响应快、不受转自参数影响等优点成为电机控制领域的研究热点。然而,由于直线电机对负载扰动和系统参数变化比较敏感,而且直线电机端部效应的存在增加了控制的难度,因此,设计控制精度高、易于实现、鲁棒性强的控制系统对于直线电机的推广应用具有很重要的实际意义。
本文以永磁直线同步电机为研究对象,搭建了永磁直线电机的直接推力控制系统结构模型,并以此为基础分别研究了滑模控制器和无速度传感器的设计问题。论文主要研究工作包括以下三点：
(1)结合滑模控制技术和RBF神经网络建模方法,设计了一种新颖的RBF神经滑模控制器,可以有效适应负载和参数的变化,提高控制系统的鲁棒性,并通过仿真实验进行了验证,取得了较好的控制效果。
(2)针对滑模变结构控制的抖振问题,设计了基于趋近律的速度环滑模控制器,仿真实验显示,该控制器不仅可以有效消除滑模控制的抖振,而且有效的抑制了负载扰动,减小了速度超调量,提高了速度的跟踪性。
(3)为了降低机械传感器产生的成本,本文设计了永磁直线电机直接推力控制系统的无速度传感器,仿真结果表明本文所设计的无速度传感器能够较准确快速的跟踪速度的变化。
In recent years, the direct thrust control system is becoming the research hotspot in the field of motor control due to its simple structure, quick thrust response, and the robusabiltiy to rotor parameters. However, the linear motor is sensitive to load disturbance and system parameter change, and the end effect of linear motor is difficultly controlled. Hence, the study on linear motor control system with high control accuracy, easily realized and strong robustness has important practical significance.
Firstly, the structure model of permanent magnet linear motor direct thrust control system has been established. And then, this thesis has considered the design of controller and speedless-sensor. The main research results are as follows:
(1) By integrating sliding mode control technique and RBF neural network, a novel RBF neural sliding mode controller has been designed, which can adapte the variation of parameters and improve the robustness of system. The simulation results have verified the effectiveness of the proposed controller.
(2) Aiming at the chatter phenomenon of sliding model control, this paper has proposed a speed loop controller based on the reaching law of sliding mode control.It has been shown from the simulation results that the present controller can not only effectively eliminate the chatter phenomenon, but also restraine the load disturbance, reducethe speed overshoot, and improve the speed of tracking.
(3) This paper has designed a speed-sensorless based direct thrust controller for permanent magnet linear motors, which removes the requirement on the speed-sensor. Simulation results have illustrated the effectiveness of the present controller in the accurate and quickness.
本文以永磁直线同步电机为研究对象,搭建了永磁直线电机的直接推力控制系统结构模型,并以此为基础分别研究了滑模控制器和无速度传感器的设计问题。论文主要研究工作包括以下三点：
(1)结合滑模控制技术和RBF神经网络建模方法,设计了一种新颖的RBF神经滑模控制器,可以有效适应负载和参数的变化,提高控制系统的鲁棒性,并通过仿真实验进行了验证,取得了较好的控制效果。
(2)针对滑模变结构控制的抖振问题,设计了基于趋近律的速度环滑模控制器,仿真实验显示,该控制器不仅可以有效消除滑模控制的抖振,而且有效的抑制了负载扰动,减小了速度超调量,提高了速度的跟踪性。
(3)为了降低机械传感器产生的成本,本文设计了永磁直线电机直接推力控制系统的无速度传感器,仿真结果表明本文所设计的无速度传感器能够较准确快速的跟踪速度的变化。
In recent years, the direct thrust control system is becoming the research hotspot in the field of motor control due to its simple structure, quick thrust response, and the robusabiltiy to rotor parameters. However, the linear motor is sensitive to load disturbance and system parameter change, and the end effect of linear motor is difficultly controlled. Hence, the study on linear motor control system with high control accuracy, easily realized and strong robustness has important practical significance.
Firstly, the structure model of permanent magnet linear motor direct thrust control system has been established. And then, this thesis has considered the design of controller and speedless-sensor. The main research results are as follows:
(1) By integrating sliding mode control technique and RBF neural network, a novel RBF neural sliding mode controller has been designed, which can adapte the variation of parameters and improve the robustness of system. The simulation results have verified the effectiveness of the proposed controller.
(2) Aiming at the chatter phenomenon of sliding model control, this paper has proposed a speed loop controller based on the reaching law of sliding mode control.It has been shown from the simulation results that the present controller can not only effectively eliminate the chatter phenomenon, but also restraine the load disturbance, reducethe speed overshoot, and improve the speed of tracking.
(3) This paper has designed a speed-sensorless based direct thrust controller for permanent magnet linear motors, which removes the requirement on the speed-sensor. Simulation results have illustrated the effectiveness of the present controller in the accurate and quickness.
引文
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