【摘要】：針對(duì)永磁直線同步電機(jī)(PMLSM)運(yùn)行時(shí)易受端部效應(yīng)、摩擦力、負(fù)載擾動(dòng)、參數(shù)變化等不確定性因素的影響而難以達(dá)到高精度跟蹤控制的問題,提出一種基于迭代學(xué)習(xí)與有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器的控制方案。PMLSM伺服系統(tǒng)執(zhí)行重復(fù)任務(wù)時(shí),迭代學(xué)習(xí)控制(ILC)可有效地抑制重復(fù)性擾動(dòng),具有很高的控制精度,但執(zhí)行非重復(fù)性任務(wù)時(shí)很難獲得較高的控制精度。為了進(jìn)一步改善基于ILC的PMLSM伺服系統(tǒng)運(yùn)行迭代1次的跟蹤精度,利用ILC的輸出信息來設(shè)計(jì)FIR濾波器,進(jìn)而用FIR濾波器來代替ILC,使控制系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的ILC,以提高系統(tǒng)的跟蹤精度。采用滑�？刂�(SMC)對(duì)FIR濾波器進(jìn)行補(bǔ)充,使位置誤差快速收斂到一定的界限內(nèi),以提高系統(tǒng)的抗擾能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提出的控制方案使系統(tǒng)具有很高的位置跟蹤精度和很強(qiáng)的魯棒性。
【圖文】：

?Fric(y·)=［fc+(fm－fc)e－(y·/y·s)2］sgn(y·)(2)端部效應(yīng)和齒槽力可分別表示為Fend(y)=A1cos2πyτ+()θ(3)Fcog(y)=A2sin2πy()τ(4)式中，fc為庫倫摩擦力，N;fm為最大靜摩擦力，N;y為動(dòng)子位移;y·s為潤滑系數(shù);sgn(·)為符號(hào)函數(shù);A1為端部效應(yīng)推力波動(dòng)幅值;A2為齒槽力波動(dòng)幅值;θ為初始相位電角度。由式(3)和式(4)可知，端部效應(yīng)和齒槽力為周期性重復(fù)擾動(dòng)。由式(1)可以得到PMLSM的數(shù)學(xué)模型，如圖1所示。圖1PMLSM的數(shù)學(xué)模型Fig.1MathematicalmodelofPMLSM2PMLSM的ILC系統(tǒng)設(shè)計(jì)PMLSM的ILC系統(tǒng)框圖如圖2所示。圖2中，P(s)為廣義被控對(duì)象，PI為速度控制器，F(xiàn)f為摩擦力、端部效應(yīng)、齒槽力和負(fù)載阻力等擾動(dòng)，L(s)為學(xué)習(xí)濾波器，Q(s)為低通濾波器，yd為系統(tǒng)期望位置信號(hào)，yk+1為第k+1次迭代的系統(tǒng)輸出位置信號(hào)，ek+1為第k+1次迭代的位置誤差信號(hào)，vk既是第k次迭代的ILC輸出信號(hào)也是第k+1次迭代的ILC輸入信號(hào)，vk+1為第k+1次迭代的ILC輸出信號(hào)，uk+1為第k+1次迭代的控制信號(hào)，C(s)為系數(shù)分別為KP和KD的PD反饋控制器。由圖2可以看出uk+1=Cek+1+vk+1(5)vk+1=Q(vk+Lek)(6)系統(tǒng)的輸出位置為yk+1=uk+1P(7)則11

電工技術(shù)學(xué)報(bào)2017年5月ek+1=Q1－LP1()+CPek+1－Q1+CPyd(8)因此，ILC收斂的充分條件為［11，12］Q(1－LP1)!＜1(9)式中，P1=PS，其中S=1/(1+CP)，S為靈敏度函數(shù)。由式(9)可知，L和Q決定了系統(tǒng)的收斂性。為了保留系統(tǒng)有效地控制輸入信號(hào)，并抑制高頻隨機(jī)擾動(dòng)信號(hào)，設(shè)計(jì)Q的截止頻率ω大于期望軌跡的固有頻率，小于隨機(jī)擾動(dòng)信號(hào)的頻率。Q的形式為Q(s)=1sω+1(10)圖2PMLSM的ILC系統(tǒng)框圖Fig.2BlockdiagramofILCsystemforPMLSMPD型ILC適用于位置伺服系統(tǒng)，具有很好的控制性能。為了簡化L的設(shè)計(jì)，選擇L為L(s)=K1+K2s(11)式中，K1為比例系數(shù);K2為微分系數(shù)。當(dāng)調(diào)節(jié)K1和K2使L滿足式(9)時(shí)，系統(tǒng)收斂。ILC具有控制精度高、學(xué)習(xí)收斂快、不需要被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)執(zhí)行重復(fù)任務(wù)時(shí)，理論上可以完全地抑制重復(fù)性擾動(dòng)并獲得高精度跟蹤控制。但當(dāng)系統(tǒng)存在大量非重復(fù)性擾動(dòng)時(shí)，，隨著迭代次數(shù)的增加會(huì)無限地放大擾動(dòng)，容易導(dǎo)致系統(tǒng)的控制精度下降［13-15］。并且系統(tǒng)迭代1次后的跟蹤誤差較大，往往需要迭代多次，系統(tǒng)才能達(dá)到很好的跟蹤效果，因而ILC只適用于執(zhí)行重復(fù)任務(wù)的系統(tǒng)。由于ILC能夠抑制重復(fù)性擾動(dòng)而不能抑制非重復(fù)性擾動(dòng)，P(s)可以表示為P(s)=G(s)+d(12)式中，G(s)為已知的傳遞函數(shù);d為參數(shù)變化、摩擦力和負(fù)載阻力等引起的非重復(fù)性擾動(dòng)。3基于FIＲ濾波器和SMC的PMLSM系統(tǒng)設(shè)計(jì)ILC使PMLSM系統(tǒng)具有很好的控制性能，但只適用于執(zhí)行重復(fù)任務(wù)。對(duì)于執(zhí)行非重復(fù)任務(wù)的系統(tǒng)，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的跟蹤性能并使其接近ILC的控制精度，可以將ILC的輸出信息應(yīng)用于FIＲ濾波器的設(shè)計(jì)中。為進(jìn)一步改善系統(tǒng)的魯棒性，設(shè)計(jì)了滑�？刂破��；贔IＲ濾波
【作者單位】： 沈陽工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院;沈陽軍區(qū)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51175349) 遼寧省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(L2013060)資助
【分類號(hào)】：TM341

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔡炯炯;任嘉祺;邵波;;基于C++的電火花機(jī)床PMLSM驅(qū)動(dòng)二次開發(fā)及性能測定[J];輕工機(jī)械;2011年04期

2 孫宜標(biāo);張桂平;夏加寬;;基于二階滑模的PMLSM懸浮平臺(tái)直接解耦控制[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2012年04期

3 關(guān)麗榮;;基于自適應(yīng)反推補(bǔ)償?shù)腜MLSM位置跟蹤控制[J];沈陽理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

4 王海星;封海潮;司紀(jì)凱;;PMLSM直接推力控制系統(tǒng)研究[J];微電機(jī);2012年05期

5 孫宜標(biāo);閆峰;黃偉;劉春芳;;跟蹤時(shí)變周期信號(hào)的PMLSM重復(fù)控制[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年06期

6 牛亞麗;張麗娟;;PMLSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];科學(xué)之友;2010年11期

7 劉瑞英;朱善俊;;基于單段初級(jí)PMLSM的矢量控制系統(tǒng)仿真[J];電氣技術(shù);2011年03期

8 姚明林;李兵;;PMLSM的互補(bǔ)式滑�？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)[J];電氣傳動(dòng);2011年09期

9 孫宜標(biāo);王歡;楊俊友;;基于H_∞最優(yōu)控制的PMLSM伺服系統(tǒng)魯棒重復(fù)控制[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

10 蔡炯炯;盧琴芬;劉曉;葉云岳;;PMLSM推力波動(dòng)抑制分段斜極方法研究[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2012年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 ;Simulation and Analysis of a PMLSM Control System Based on SVPWM[A];第二十九屆中國控制會(huì)議論文集[C];2010年

2 Haibin Shi;Li Q;;Guaranteed Cost Speed Control for PMLSM Based on T-S Fuzzy Model[A];第25屆中國控制與決策會(huì)議論文集[C];2013年

3 ;Research on Modeling and Simulation of Permanent Magnet Linear Synchronous Motor for Vertical Transportation System[A];2009中國控制與決策會(huì)議論文集（2）[C];2009年

4 Limei Wang;Meining Sun;Bing Li;;Dynamic Inverse Contour Control for PMLSM Direct Drive XY Table Based on Velocity Field[A];第25屆中國控制與決策會(huì)議論文集[C];2013年

5 付子義;王強(qiáng);;PMLSM垂直運(yùn)輸系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)研究[A];武漢(南方九省)電工理論學(xué)會(huì)第22屆學(xué)術(shù)年會(huì)、河南省電工技術(shù)學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2010年

6 ;Position Accuracy Improvement of PMLSM System Using Artificial Immune Algorithm[A];第二十六屆中國控制會(huì)議論文集[C];2007年

7 尚冬冬;陳德傳;鄭忠杰;;基于變結(jié)構(gòu)控制的PMLSM矢量伺服系統(tǒng)[A];浙江省電子學(xué)會(huì)2013學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

8 ;Reference Model Sliding Model Velocity Control for Linear Elevator Using Permanent Magnet Linear Synchronous Motor[A];2009中國控制與決策會(huì)議論文集（3）[C];2009年

9 呂剛;焦留成;司紀(jì)凱;;增益模糊自整的自適應(yīng)神經(jīng)元控制器在PMLSM垂直運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];2004年全國直線電機(jī)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

10 寧建榮;王成元;夏加寬;彭兵;;高精高速機(jī)床PMLSM直線進(jìn)給系統(tǒng)減振軌跡規(guī)劃[A];第十一屆全國永磁電機(jī)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 祝賀;繞組分段永磁直線同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 齊麗;T-S模型魯棒控制及在PMLSM系統(tǒng)速度控制中的應(yīng)用[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2012年

3 孫宜標(biāo);基于滑動(dòng)模態(tài)的永磁直線同步電動(dòng)機(jī)魯棒速度控制[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2007年

4 司紀(jì)凱;SPWM電壓源供電的永磁直線同步電機(jī)特性研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2008年

5 邵波;永磁直線同步電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2007年

6 趙希梅;高精度永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的二自由度魯棒跟蹤控制研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2008年

7 田艷豐;永磁直線同步電動(dòng)機(jī)魯棒控制策略研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王鐵舉;基于自抗擾的PMLSM位置控制研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

2 嚴(yán)謹(jǐn);基于DSP的永磁交流同步直線電機(jī)控制技術(shù)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

3 王義娜;PMLSM懸浮平臺(tái)的魯棒控制研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

4 張桂平;PMLSM懸浮平臺(tái)的二階滑�？刂蒲芯縖D];沈陽工業(yè)大學(xué);2012年

5 劉永恒;高精度PMLSM迭代學(xué)習(xí)控制與實(shí)驗(yàn)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2013年

6 張利敏;基于迭代學(xué)習(xí)控制的PMLSM推力波動(dòng)抑制策略[D];河南理工大學(xué);2014年

7 汪樹東;PMLSM無傳感器控制在垂直提升系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];太原理工大學(xué);2008年

8 劉江華;基于預(yù)測電壓調(diào)制與T-S模糊控制的PMLSM直接推力控制[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2012年

9 趙久威;直線伺服系統(tǒng)的智能互補(bǔ)滑�？刂蒲芯縖D];沈陽工業(yè)大學(xué);2016年

10 袁靜國;自適應(yīng)Kriging優(yōu)化算法及其在PMLSM設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2522385