本文關鍵詞：基于端口受控哈密頓模型的永磁同步直線電機無源控制

  更多相關文章： 永磁同步直線電機 端口受控耗散哈密頓系統(tǒng) 互聯(lián)與阻尼配置 無源控制 負載阻力觀測器 H∞魯棒控制

【摘要】：永磁同步直線電機不需要中間傳動裝置,能夠直接將電能轉換成機械運動的機械能,并具有高速、高效、高精等優(yōu)點,在數(shù)控機床等領域得到廣泛應用。由于它結構的不封閉,引起端部效應等,相比于旋轉電機,控制難度加大,因此要尋求更加優(yōu)異的控制方法對其進行控制研究。近年來,一種基于互聯(lián)與阻尼配置的無源控制方法受到高度重視,并得到很快的發(fā)展,其主要特征是被控對象具有端口受控耗散哈密頓結構,該方法以系統(tǒng)總能量作為哈密頓函數(shù)設計控制器,并具有明確的物理意義、參數(shù)容易調(diào)節(jié)、閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定于平衡點等優(yōu)點,對工業(yè)控制有很大幫助。本文對直線電機的發(fā)展、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、控制策略進行了回顧,并簡單介紹了直線電機的分類,在合理假設的條件下,運用坐標變換的方式建立了永磁同步直線電機的電磁和機械運動數(shù)學模型。根據(jù)端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)理論,把永磁同步直線電機看成一個二端口(電氣端口和機械端口)裝置,引入互聯(lián)與阻尼配置,設計了系統(tǒng)的無源控制器,針對負載阻力未知的情況,構造了負載阻力觀測器。為了達到更好的速度控制效果,采用分層控制策略,內(nèi)環(huán)仍采用互聯(lián)與阻尼配置的無源控制,外環(huán)將H￥魯棒控制方法應用到永磁同步直線電機控制系統(tǒng)中。依據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性定理,分析了所設計控制器的穩(wěn)定性問題,并在MATLAB/Simulink平臺上,搭建模塊并對帶觀測器的無源控制和H∞魯棒控制的無源控制方法進行仿真分析。仿真結果表明,加負載阻力觀測器的無源控制器可以有效的抑制負載阻力未知帶來的擾動,H∞魯棒控制方法的引入,能夠進一步提高系統(tǒng)的抗擾能力,增強系統(tǒng)的魯棒性。
【關鍵詞】：永磁同步直線電機 端口受控耗散哈密頓系統(tǒng) 互聯(lián)與阻尼配置 無源控制 負載阻力觀測器 H∞魯棒控制
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM359.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 1 緒論12-23
• 1.1 課題研究的背景及意義12-14
• 1.2 直線電機概述14-17
• 1.2.1 直線電機分類14
• 1.2.2 直線電機的發(fā)展14-17
• 1.3 永磁同步直線電機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 控制策略的發(fā)展18-22
• 1.4.1 傳統(tǒng)控制策略18-19
• 1.4.2 現(xiàn)代控制策略19-20
• 1.4.3 智能控制策略20-21
• 1.4.4 端口受控耗散哈密頓模型的無源控制策略21-22
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容22-23
• 2 端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)的非線性無源控制理論23-32
• 2.1 哈密頓系統(tǒng)簡介23-24
• 2.1.1 經(jīng)典哈密頓系統(tǒng)23-24
• 2.1.2 廣義哈密頓系統(tǒng)24
• 2.2 耗散性與無源性24-25
• 2.2.1 耗散性24
• 2.2.2 無源性24-25
• 2.3 端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)25-29
• 2.3.1 端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)模型25-28
• 2.3.2 端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)的耗散性28-29
• 2.4 端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)的IDA-PBC方法29-31
• 2.5 本章小結31-32
• 3 永磁同步直線電機建模32-43
• 3.1 永磁同步直線電機的工作原理32-33
• 3.2 永磁同步直線電機的坐標系及坐標變換33-40
• 3.2.1 永磁同步直線電機的坐標系建立33-35
• 3.2.2 功率不變原理35-36
• 3.2.3 永磁同步直線電機坐標變換36-40
• 3.3 永磁同步直線電機數(shù)學模型的建立40-42
• 3.4 本章小結42-43
• 4 永磁同步直線電機互聯(lián)與阻尼配置的無源控制43-59
• 4.1 端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)的互聯(lián)與阻尼配置的控制器43-44
• 4.2 永磁同步直線電機端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)模型建立44-45
• 4.3 永磁同步直線電機端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)控制器設計45-50
• 4.3.1 永磁同步直線電機端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)平衡點確立45-46
• 4.3.2 永磁同步直線電機負載阻力已知恒定時控制器設計46-48
• 4.3.3 永磁同步直線電機負載阻力未知時控制器設計48-50
• 4.4 永磁同步直線電機負載阻力已知和未知時的MATLAB仿真和分析50-58
• 4.4.1 永磁同步直線電機端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)仿真框圖50-53
• 4.4.2 永磁同步直線電機端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)仿真分析53-58
• 4.5 本章小結58-59
• 5 永磁同步直線電機的H￥魯棒無源控制59-70
• 5.1 魯棒控制簡介59
• 5.2 H_∞魯棒無源控制器設計59-64
• 5.2.1 內(nèi)環(huán)無源控制器設計59-60
• 5.2.2 外環(huán)H￥魯棒控制器設計60-64
• 5.3 永磁同步直線電機的H￥魯棒無源控制的MATLAB仿真和分析64-69
• 5.4 本章小結69-70
• 6 總結與展望70-72
• 6.1 總結70
• 6.2 展望70-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76-77
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文以及研究成果77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 袁世鷹,焦留成,朱建銘;直線同步電動機提升系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及展望[J];焦作工學院學報;1998年02期

2 喬忠壽;;直線電機驅動的礦井提升系統(tǒng)[J];煤炭科學技術;1992年12期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 蔡亮成;Port-Hamiltonian系統(tǒng)的能量整形鎮(zhèn)定設計[D];中南大學;2013年

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本文編號：924885