永磁直线沟通伺服系统机械环的研究.docx

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1、永磁直线沟通伺服系统机械环的研究 1 引言 沟通伺服系统在数控机床、工业机器人、大规模集成电路、载人宇宙飞船等高科技领域的应用都日益广泛，己遍布军事、冶金、电力、铁路、运输、化工、民用等各个领域。在沟通伺服系统技术的不断进步和市场需求的日益进步成为了沟通伺服系统不断开展的两大原动力。目前的沟通伺服系统已经具备了宽调速范围、高稳速精度、快动态响应等良好的技术性能，伺服驱动领域即将进入沟通伺服时代。沟通伺服系统具有电流环、速度环和位置环三环的构造形式。速度环增强系统抗干扰才能，抑制速度波动，位置环保证系统静态精度和跟踪性能。速度环和位置环又称为机械环，针对这三个环节，主要采用的控制策略有：(1)矢

2、量控制，当前高性能的伺服系统主要采用空间矢量脉宽调制方式通过控制电流来控制扭矩;(2)直接转矩控制，直接转矩控制理论在异步电动机方面研究较多，近年度来研究者也将直接转矩控制应用到永磁同步电机上。最近几年度，模糊控制、神经网络控制、滑膜变构造控制、自适应控制、专家控制、复合控制等许多新型控制理论也逐渐被应用到了电机控制领域中。 本文以永磁直线同步电机为控制对象，利用矢量控制理论，推导永磁直线同步电机d、q轴解耦方程，构造机械环状态观测器，在传统的机械环上参加状态观测器进展仿真，证明机械环状态观测器可以进步系统的抗干扰才能，进而保证位置控制精度。 2 PMLSM解耦控制理论 忽略端部效应，对于外表

3、粘贴式永磁直线同步电机d，q轴电感相等，根据永磁直线同步电机矢量控制理论，可以得出式(1)的d、q轴电流状态方程为 根据式(1)-式(3)可得如图1所示的d-q坐标系下的永磁直线同步电机控制框图。 3 基于状态观测器的机械环控制 对于永磁直线同步电机位置控制来讲，在电流环性能稳定的条件下，机械环作为外环将直接影响永磁直线同步电机的最终控制效果。机械环作为外环包括速度环和位置环，目前机械环控制中位置环主要采用比例增益P控制，速度环采用比例积分PI控制，详细控制构造框图如图(3)所示。其中，ASR为速度环调节器，当采用比例积分PI控制时ASR为 为进步机械环的抗干扰性能，进而实现准确的位置控制，本

4、文构造机械环状态观测器。在离散状态下，一个控制周期内的加速度变化很小，因此可以忽略。那么动子在一个周期内的相对位移可以表示为 根据式(16)的递推公式，可以实现离散状态下的机械环状态观测器控制程序。修正系数的选择那么可以根据特征多项式的极点配置来确定。 在机械环状态观测器中存在位移、速度、负载力三个状态变量，位移与负载力的变化相对缓慢，因此主要考虑的是速度观测误差的收敛速度。因此在极点选取时，要使速度观测误差收敛得比速度响应更快，即观测极点比速度闭环极点快些，但过快的观测极点选取会使得系统噪声放大，引起观测误差。 5 结论 本文构建了永磁直线同步电机机械环传递函数，推导了机械环状态观测器及机械环状态观测器的离散递推方程，并在传统的机械环上不加状态观测器和参加状态观测器进展仿真分析，结果证明了引入机械环状态观测器跟踪性能较好，进步了系统的抗干扰才能，进而保证了直线沟通伺服系统位置控制精度。