学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

数控机床直线电机驱动运动控制算法仿真分析研究

作　者: 冯巧红
导　师: 韩江
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 直线电机矢量控制 PID MATLAB/Simulink 仿真模糊理论遗传算法
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 310次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着数控机床加工技术要求不断地实现高速和超高速化、精密和超精度化,具有快速反应能力的直线伺服进给系统即“零传动“方式便应运而生,直线驱动技术在精密定位领域中也得到了广泛的应用。直线电机伺服系统相比传统的“旋转电机+滚珠丝杠”进给方式相比,虽然消除了机械传动链所带来的一些不良影响,但却增加了控制的难度。在要求高精度微进给时,将会有更多的摄动与扰动等不确定因素对进给运动造成直接影响。这也是实现零传动控制必然的后果。为此我们需要寻求有效的控制策略,来实现高精度高速度的加工要求。本文在前人经验和研究基础上,分析了直线电机的具体特性和矢量控制原理的具体实现方式,并在此基础上构建了基于MATLAB/Simulink下的永磁同步直线电机的矢量控制模型,为实施不同的控制策略实现对其控制提供了具体模型,也为后人的进一步研究提供了参考。同时分析了传统的PID控制策略,虽然此算法简单、鲁棒性好且可靠性高,但由于直线交流伺服电动机的非线性、强耦合、大时变以及不确定性负载扰动等因素,使得采用常规的PID控制器难以达到理想的控制效果。本文针对这一特点,设计了基于模糊控制理论的模糊参数自调整控制器,并利用了遗传算法对比例系数进行优化。最后在Matlab/Simulink下建立了具体仿真模型,通过预设定参数对其仿真,仿真结果表明控制效果良好。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-20
  1.1 数控机床概述  13-14
    1.1.1 数控系统的基本概念  13
    1.1.2 数控机床的加工原理  13
    1.1.3 数控机床的特点和分类  13-14
  1.2 数控机床的应用与发展  14-17
    1.2.1 高速切削原理  14-15
    1.2.2 高速机床的发展趋势  15
    1.2.3 高速切削加工的发展现状  15-16
    1.2.4 高速加工亟待解决的问题  16-17
  1.3 课题的研究背景和内容  17-19
    1.3.1 课题的研究背景  17-18
    1.3.2 课题的研究内容  18-19
  1.4 本章小结  19-20
第二章永磁同步交流直线电机的数学模型及其仿真  20-34
  2.1 直线电机的发展和应用  20-22
    2.1.1 直线电机的发展历程  20
    2.1.2 直线电机的国外发展  20-21
    2.1.3 直线电机的应用  21
    2.1.4 永磁同步直线电机的工作原理  21-22
  2.2 直线电机的控制理论和控制策略  22-25
    2.2.1 矢量控制原理  22
    2.2.2 PWM 技术  22-25
    2.2.3 永磁同步交流直线电机的控制策略  25
  2.3 永磁同步交流直线电机的数学模型  25-27
  2.4 基于 MATLAB/Simulink 下永磁同步直线电机的仿真  27-31
    2.4.1 仿真概述  27-29
    2.4.2 系统仿真  29-30
    2.4.3 系统仿真的工具  30
    2.4.4 系统仿真的步骤  30-31
    2.4.5 Matlab/Simulink 概述  31
  2.5 基于 Matlbe/simulink 下的永磁电机的仿真模型  31-33
  2.6 本章小结  33-34
第三章直线电机驱动数控机床工作台作直线运动的智能控制理论基础  34-45
  3.1 模糊控制理论  34-35
    3.1.1 模糊控制基本理论  34-35
    3.1.2 模糊控制基础  35
  3.2 模糊控制应用现状分析  35-36
  3.3 PID 参数自整定模糊控制器  36-39
    3.3.1 控制器的实现原理  36
    3.3.2 控制器的设计  36-39
  3.4 遗传算法简介  39-43
    3.4.1 遗传算法的原理和特点  39-40
    3.4.2 遗传算法的算法描述  40
    3.4.3 遗传算法的实现  40-43
  3.5 遗传算法在控制参数整定中的应用  43-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章永磁同步直线电机驱动数控机床运动的智能控制仿真  45-67
  4.1 矢量控制原理  45-50
    4.1.1 矢量控制框图  45
    4.1.2 SVPWM 的算法  45-48
    4.1.3 基于 Matlab/Simulink 下 Svpwm 的仿真算法实现  48-50
  4.2 PID 控制仿真与分析  50-56
    4.2.1 PID 控制规律及仿真模块  50-51
    4.2.2 永磁同步直线电机伺服系统的 PID 控制器设计  51-52
    4.2.3 基于遗传算法整定 PI 控制参数  52-56
  4.3 基于 Matlab/Simulink 下的 PID 参数自整定模糊控制仿真与分析  56-61
    4.3.1 建立 FIS 文件  57-60
    4.3.2 基于遗传算法求模糊控制中的控制参数  60-61
  4.4 仿真结果和分析  61-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章总结与展望  67-69
  5.1 研究总结  67
  5.2 研究展望  67-69
参考文献  69-71
作者攻读硕士学位期间发表的学术论文  71-72

数控机床直线电机驱动运动控制算法仿真分析研究

内容摘要

全文目录

相似论文