【摘要】：直線電機(jī)因其獨(dú)特的機(jī)械結(jié)構(gòu)而具有高速、高精度等優(yōu)勢,近年來已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、工業(yè)、民用等相關(guān)領(lǐng)域中。但由于直線電機(jī)存在內(nèi)部不確定以及外部擾動(dòng)等不良影響,導(dǎo)致其控制性能變差。如何設(shè)計(jì)有效的控制器處理此類不良影響,從而提高電機(jī)的控制性能成為當(dāng)前熱門的研究課題。本論文以龍門直線電機(jī)機(jī)床的Y軸為研究對象,進(jìn)行直線電機(jī)輸出受限問題的自適應(yīng)魯棒控制研究。根據(jù)龍門直線電機(jī)機(jī)床系統(tǒng)實(shí)際情況,首先選擇并建立合適的數(shù)學(xué)模型,通過參數(shù)辨識獲取模型的先驗(yàn)知識;然后基于自適應(yīng)魯棒控制算法設(shè)計(jì)帶有輸出受限的狀態(tài)反饋控制律;考慮到系統(tǒng)部分狀態(tài)不可獲取,僅利用系統(tǒng)輸出設(shè)計(jì)帶有輸出受限的自適應(yīng)魯棒控制律;最后搭建直線電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,驗(yàn)證所提兩種控制算法的有效性。本文研究結(jié)果如下:(1)選取勢壘型控制Lyapunov函數(shù),采用自適應(yīng)魯棒控制算法,針對直線電機(jī)系統(tǒng),設(shè)計(jì)了帶有輸出受限的狀態(tài)反饋控制律。與傳統(tǒng)的基于二次型控制Lyapunov函數(shù)相比,該控制律可以保證系統(tǒng)跟蹤誤差在整個(gè)控制過程中始終處在給定的范圍內(nèi),同時(shí)控制律中的魯棒項(xiàng)以及自適應(yīng)項(xiàng)可以保證控制系統(tǒng)具有良好的瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明該控制律可完成輸出受限需求,同時(shí)具有滿意的控制性能。(2)考慮到在輸出受限的問題中,常遇到某些特定場合中系統(tǒng)部分狀態(tài)不可獲取,設(shè)計(jì)了基于輸出反饋的自適應(yīng)魯棒控制算法。區(qū)別于大多數(shù)系統(tǒng)模型,本文模型中未知系統(tǒng)狀態(tài)與參數(shù)化不確定存在非線性耦合,所以設(shè)計(jì)控制律時(shí)首先構(gòu)建合適的觀測器,接著建立觀測器、自適應(yīng)律和控制律一體化Lyapunov函數(shù),基于自適應(yīng)魯棒控制算法確定控制律、自適應(yīng)律,最后將控制器中無法抵消、抑制的部分,利用觀測器參數(shù)來抑制,而該參數(shù)可根據(jù)線性矩陣不等式方法確定,最終可保證整個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)狀態(tài)最終一致有界。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該控制律利用系統(tǒng)輸出可實(shí)現(xiàn)輸出受限需求,且具有良好的瞬態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度。圖36幅,表9個(gè),參考文獻(xiàn)61篇。
【圖文】：

工作原理的理解。逡逑２．１．１直線電機(jī)的基本機(jī)械結(jié)構(gòu)逡逑如圖２－２所示為直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡圖。可以發(fā)現(xiàn)兩者有著一定逡逑的聯(lián)系，即直線電機(jī)的基本機(jī)械結(jié)構(gòu)可以看作是旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開，將電機(jī)的圓逡逑周邊伸展成直線，定子演變的一側(cè)為初級，轉(zhuǎn)子演變的一側(cè)為次級（如圖２－１）。逡逑Ａ逡逑？定子繞組（初級）逡逑＾丨．．．一一丨逡逑NB邋0邋ｐｉｎｉｎｉＴ￥￥ｉｉｎｉｎｉｒＭ￥ｉｊｎｉｒ逡逑籠型轉(zhuǎn)子（次級）逡逑圖２－１旋轉(zhuǎn)電機(jī)至直線電機(jī)演化圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｒｏｔａｔｉｎｇ邋ｍｏｔｏｒ邋ｔｏ邋ｌｉｎｅａｒ邋ｍｏｔｏｒ逡逑９逡逑

圖２－３直線電機(jī)基本工作原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｔｈｅ邋ｂａｓｉｃ邋ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｌｉｎｅａｒ邋ｍｏｔｏｒ逡逑如圖２－３所示圖中１為次級，２為行波磁場，３為初級。直線電機(jī)的初級齒槽逡逑內(nèi)的三相繞組通入三相正弦交變電流后，會(huì)產(chǎn)生氣隙磁場。與旋轉(zhuǎn)電機(jī)不同，直線逡逑電機(jī)的鐵芯并不是閉合的圓環(huán)，而是長直且兩端斷開的，導(dǎo)致繞組不連續(xù)，各相互逡逑感不同，這種現(xiàn)象被稱為邊端效應(yīng)。假設(shè)兩級無限長，不存在邊緣效應(yīng)，氣隙磁場逡逑將在直線方向呈正弦形分布。當(dāng)三相電流隨時(shí)間變化時(shí)，，氣隙磁場將會(huì)沿電流相序逡逑變化直線移動(dòng)，被稱為行波磁場。將次級看作無限并列的導(dǎo)條，行波磁場切割次級逡逑導(dǎo)條，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流。導(dǎo)條內(nèi)感應(yīng)電流與行波磁場相互作用產(chǎn)生電磁逡逑力。沒有固定的初級或次級在電磁力的作用下，將沿行波磁場的運(yùn)動(dòng)方向作直線運(yùn)逡逑動(dòng)。從而利用電磁原理將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本�運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TM359.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 郭威,周悅,郭慶鼎;自適應(yīng)神經(jīng)元實(shí)現(xiàn)的直線永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的預(yù)見前饋補(bǔ)償[J];中國機(jī)械工程;2002年20期

本文編號：2660021