学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于迟滞特性函数的直线电机滑模控制

作　者: 张月玲
导　师: 党选举
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 永磁同步直线电机 趋近律 迟滞函数 自适应死区饱和函数 死区迟滞函数 抖振
分类号: TM359.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


直线电机是一种无需中间传动环节即可直接产生直线运动能的机电装置,因此直线电机具有结构简单、速度快、效率高和易于维护等特点。尤其是永磁同步直线电机(PMLSM)具有高响应、高刚度和高精度等特点,在越来越多的应用场合受到关注。PMLSM是伺服系统中执行机构的最佳选择。但是,直线电机的齿槽效应、端部效应、系统参数(动子质量、粘滞摩擦系数等)的变化、摩擦阻力的非线性变化以及状态的观测噪声等的存在,给系统的精密控制带来了难度。该论文以PMLSM为研究对象,围绕各种干扰因素设计直线伺服系统的滑模控制(SMC)策略,取得主要成果如下:(1)对滑模控制中的“抖振”现象进行了分析,针对产生“抖振”的主要原因,采用迟滞函数代替原有的指数趋近律中的符号函数,通过减少系统在滞后区域中的切换频率,降低抖振频率,实现对干扰和“抖振”现象的抑制作用。该控制策略结构简洁,实现方便。仿真实验验证了该方法的有效性。(2)在基于饱和函数的趋近律的基础上设计了一种新的趋近律,采用自适应死区饱和函数代替饱和函数,通过设置死区,减小系统在滞后区域中的抖振幅度,提高控制精度;同时使边界层随状态轨迹的收敛而逐渐收缩,当边界层厚度减小到零时,边界层与死区切换平面重合,使状态轨迹最终收敛到死区切换平面上,增强了系统在死区切换平面上的鲁棒性,实现了对干扰和“抖振”现象的抑制作用。(3)结合以上2点,在基于死区函数的趋近律的基础上,设计了一种新趋近律,采用死区迟滞函数代替死区函数,通过减少系统在滞后区域中的切换频率,降低抖振幅度,实现对干扰和“抖振”现象的抑制作用。并从理论上证明了基于死区迟滞函数的滑模控制策略不但可成立,而且在控制效果和趋近效果上优于基于死区函数的滑模控制策略。因此,引入迟滞特性函数的趋近律不但满足基本的滑模控制条件,而且能有效控制系统的抖振程度,达到理想的控制效果。(4)在直线电机实验平台上对PMLSM进行控制实验,包括系统辨识和以上3点的验证实验。并根据实验结果对比分析了各种控制策略的优缺点和适用场合。实验中发现,3种改进趋近律的滑模变结构算法,不但能够在PMLSM实验平台上正常运作,而且可以有效地缓解在使用滑模控制时系统抗干扰能力和控制量“抖振”问题之间的矛盾,使系统更稳定,具有较好的鲁棒性,达到较为理想的控制效果,具有一定的工程性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 研究背景  8
  1.2 国内外研究发展现状  8-9
  1.3 课题来源和主要研究内容  9-10
  1.4 论文结构安排  10-11
第二章 PMLSM 基本理论与结构  11-19
  2.1 直线电机理论基础  11-14
    2.1.1 直线电机基本结构  11
    2.1.2 直线电机分类  11-12
    2.1.3 直线电机的特点  12-13
    2.1.4 直线电机驱动装置的应用  13-14
  2.2 PMLSM 概述  14-18
    2.2.1 PMLSM 的基本结构  14-15
    2.2.2 PMLSM 的基本工作原理  15
    2.2.3 影响PMLSM 控制的关键因素  15-16
    2.2.4 PMLSM 的数学模型  16-18
  2.3 小结  18-19
第三章 PMLSM 的滑模控制  19-23
  3.1 滑模控制理论  19-21
    3.1.1 滑模控制原理  19
    3.1.2 滑模控制的三要素  19-20
    3.1.3 滑模控制的趋近律  20-21
  3.2 基于趋近律的PMLSM 离散滑模控制  21-22
  3.3 小结  22-23
第四章 基于迟滞函数的PMLSM滑模控制与仿真  23-30
  4.1 迟滞函数定义  23-24
  4.2 基于迟滞函数的PMLSM 滑模控制器设计  24-27
    4.2.1 基于迟滞函数的趋近律设计  24-26
    4.2.2 改进趋近律对滑模“抖振”问题的作用分析  26-27
  4.3 仿真实验  27-29
  4.4 小结  29-30
第五章 基于自适应死区饱和函数的PMLSM滑模控制与仿真  30-36
  5.1 自适应死区饱和函数定义  30-31
  5.2 基于自适应死区饱和函数的PMLSM 滑模控制器设计  31-32
    5.2.1 基于自适应死区饱和函数的趋近律设计  31-32
    5.2.2 改进趋近律对滑模“抖振”问题的作用分析  32
  5.3 仿真实验  32-35
  5.4 小结  35-36
第六章 基于死区迟滞函数的PMLSM滑模控制与仿真  36-45
  6.1 死区迟滞函数定义  36
  6.2 基于死区迟滞函数的PMLSM 滑模控制器设计  36-42
    6.2.1 基于死区迟滞函数的趋近律设计  36-38
    6.2.2 滑模控制的综合问题  38-42
  6.3 仿真实验  42-44
  6.4 小结  44-45
第七章 PMLSM 实验平台的控制策略研究  45-71
  7.1 PMLSM 实验平台介绍  45-50
    7.1.1 硬件资源介绍  45-47
    7.1.2 软件资源介绍  47-50
  7.2 PMLSM 系统辨识与建模  50-53
    7.2.1 控制系统阶跃响应测取  50-51
    7.2.2 传递函数求取  51-53
  7.3 基于迟滞函数的滑模控制在PMLSM 平台上的实现  53-58
    7.3.1 基于迟滞函数的cSPACE 控制系统编程  53-57
    7.3.2 实验结果分析  57-58
  7.4 基于自适应死区饱和函数的滑模控制在PMLSM 平台上的实现  58-64
    7.4.1 基于自适应死区饱和函数的cSPACE 控制系统编程  59-63
    7.4.2 实验结果分析  63-64
  7.5 基于死区迟滞函数的滑模控制在PMLSM 平台上的实现  64-68
    7.5.1 基于死区迟滞函数的cSPACE 控制系统编程  64-68
    7.5.2 实验结果分析  68
  7.6 基于不同函数的滑模控制特性分析  68-69
  7.7 小结  69-71
第八章 总结与展望  71-73
  8.1 工作总结  71-72
  8.2 工作展望  72-73
参考文献  73-78
附录  78-79
致谢  79-80
作者在攻读硕士期间主要研究成果  80

相似论文

  1. 分离镜系统的滑模变结构控制及抖振抑制,TP273
  2. 潜艇空间运动的控制问题研究,U674.76
  3. 滑模变结构控制消抖及终端滑模面设计研究,TP13
  4. 电液位置伺服系统的滑模变结构控制研究,TP273
  5. 离散时间系统滑模变结构控制理论若干问题研究,TP13
  6. Buck变换器的滑模控制研究,TM46
  7. 离散变结构控制及其在直线伺服系统上的实现,TM921.541
  8. 非线性系统的智能滑模变结构控制的研究,O231.2
  9. 永磁同步直线电机伺服控制系统的FPGA软件模块设计与实现,TM359.4
  10. 基于滑模变结构控制的光电经纬仪目标捕获动态性能研究,TP273
  11. 基于MIMO系统的颤振导数识别与悬索桥颤抖振研究,U441.3
  12. 永磁同步直线电机系统最小损耗快速响应控制,TM359.4
  13. 服务型企业知识员工动态系统的滑模控制方法研究,F719
  14. 谐波减速器的结构力学分析,TH132.46
  15. 连续刚构桥抗风分析与研究,U441.3
  16. 大跨桥梁抖振反应谱分析,U441.3
  17. 永磁同步直线电机推力波动建模与抑制方法研究,TM359.4
  18. 基于滑模控制的有源电力滤波器控制策略研究,TN713.8
  19. 轧机传动系统扭振抑制滑模变结构控制器设计,TG333
  20. 基于FOC的高精度直线电机运动平台的控制系统研究与应用,TM359.4
  21. 汽车防抱死制动系统的滑模变结构控制,U463.526

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 直线电机
© 2012 www.xueweilunwen.com