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环形力矩电机动态滑模控制研究

作　者: 葛秀苇
导　师: 孙柏青
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 永磁环形力矩电机直接驱动动态滑模控制自适应控制 H_∞鲁棒控制
分类号: TM359.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
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内容摘要

本文是基于辽宁省教育厅项目资助(No.2009A554)提出的。本论文主要是在永磁环形力矩电机直接驱动转台系统的数学模型的基础之上应用动态滑模控制理论对系统状态进行控制,进而实现对角位移信号的准确定位的控制目的。当数控(NC)转台系统采用永磁环形力矩电机直接驱动之后,系统中消除了中间机械传动环节,表现出来的主要优势有：动／静态伺服刚度高、动态响应速度快、位置和速度的跟踪定位精度高、结构紧凑、机械噪声小等。但采用直接驱动之后并不代表就会绝对的提高系统的控制性能。事实上,采用直接驱动方式之后,传统驱动方式的技术问题将完全转换为由“电”来单独解决,自然就使系统的控制难度加大,这就要求需要采用更先进、特殊的现代控制理论来使系统具有较强的抗干扰能力和较高的动态刚度。控制器的设计部分,本论文首先是推导出动态积分滑模控制器,然后再根据自适应控制理论针对动态滑模控制器的参数不确定性进行估计,其目的主要是削弱动态滑模控制器的抖振,尽管设计的自适应动态积分滑模控制器具有很好的暂态响应以及稳态误差,但是只要负载扰动发生变化,即在设计控制器时要考虑非匹配干扰抑止问题,这种干扰会使转台系统不稳定。为了解决这个问题,本文在自适应动态积分滑模控制器的基础上结合H∞鲁棒控制来抑制负载转矩干扰,用以提高系统的鲁棒性。最后,在MATLAB/SIMULINK仿真软件中,对永磁环形力矩电机直接驱动转台系统进行了仿真研究。仿真结果表明,动态积分滑模控制方法以及其与自适应H∞鲁棒控制策略相结合所设计出的控制器,可以有效地估测系统参数、稳态误差极小及较强鲁棒性,能够对系统的角位移信号进行高精度的定位,与传统积分滑模相比,更能够实现数控转台直接驱动伺服系统的高鲁棒性、高定位性能,提高了系统的伺服性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题背景、目的、意义  10-11
  1.2 国内外发展现状  11-14
  1.3 论文研究的主要内容  14-16
第二章直接驱动数控转台伺服系统  16-23
  2.1 直接驱动数控转台伺服系统  16-17
    2.1.1 概述  16-17
    2.1.2 力矩电机直接驱动转台伺服系统的组成及其工作原理  17
  2.2 直接驱动技术  17-19
  2.3 永磁环形力矩电机  19-20
  2.4 永磁环形力矩电机直驱系统的数学模型  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章永磁环形力矩电机的动态积分滑模控制  23-39
  3.1 滑模变结构控制  23-29
  3.2 动态滑模控制  29-32
  3.3 动态积分滑模控制器设计  32-34
  3.4 仿真结果及分析  34-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章永磁环形力矩电机的自适应动态积分滑模鲁棒控制  39-56
  4.1 自适应滑模控制  39-42
  4.2 H_∞鲁棒控制  42-45
  4.3 根据Riccati方程式来设计H_∞鲁棒控制器  45-47
  4.4 自适应动态积分滑模鲁棒控制器设计  47-52
  4.5 仿真分析  52-54
  4.6 本章小结  54-56
第五章结论  56-58
参考文献  58-61
在学研究成果  61-62
致谢  62

环形力矩电机动态滑模控制研究

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