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基于定量反馈的直线电机高精度控制研究

作　者: 于世杰
导　师: 朱晓蕊；罗超
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 精密定位平台直线电机定量反馈理论 PID控制
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

精密定位平台是精密机械中的关键部件,有着广泛的应用。随着人们需求的日益提高,传统的旋转伺服加丝杆的驱动方式已不能满足人们的需求。直线电机由于取消了中间的传动环节,理论上可以达到很高的精度,但同时也增加了控制的难度。因此,研究直线电机的高精度控制研究具有积极的实用意义。本文首先分析了系统的构成,并对各主要部件的选择和应用进行了介绍;然后通过系统单轴运动特性的分析,揭示了直线电机系统动态刚度差的特点。在完成系统单轴运动学的建模之后,针对系统的不确定性,设计了参数测量实验,得到了具有参数不确定性的单轴动力学模型。为满足实际工程应用的需要,采用定量反馈理论(QFT)的控制器设计方法,得到了基于QFT的速度环和位置环控制器。针对目前广泛使用的PID控制器,给出了QFT的PID控制器设计方法,并结合本文的具体应用,分别设计了速度环PI控制器和位置环P控制器。最后通过系统实验给出了所设计的控制器对直线电机系统动态刚度的改善效果,由此验证了所设计的控制器的有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-12
  1.1 课题的背景和意义  8-9
  1.2 国内外相关的研究现状  9-11
    1.2.1 直线电机控制的研究现状  9-10
    1.2.2 定量反馈理论的研究现状  10-11
  1.3 本课题的主要研究内容  11-12
第2章系统分析与建模  12-26
  2.1 系统的组成  12-16
    2.1.1 直线电机  13-15
    2.1.2 开放式直线光栅尺  15
    2.1.3 驱动器和控制卡  15-16
  2.2 系统的分析  16-21
    2.2.1 单轴的运动特性  16-18
    2.2.2 单轴的动态刚度特性  18-21
  2.3 系统的模型  21-25
    2.3.1 单轴动力学模型  22
    2.3.2 模型参数的测量  22-25
    2.3.3 模型的验证  25
  2.4 本章小结  25-26
第3章基于定量反馈理论的控制器的设计  26-42
  3.1 定量反馈理论  26-30
    3.1.1 定量反馈理论研究的主要内容和方法  26-27
    3.1.2 定量反馈理论中的稳定性判据  27
    3.1.3 基于定量反馈理论的控制器的设计步骤  27-30
  3.2 平台单轴的控制器设计  30-41
    3.2.1 速度环控制器设计  31-38
    3.2.2 位置环控制器设计  38-41
  3.3 本章小结  41-42
第4章基于QFT 法的PID 控制器设计  42-49
  4.1 PID 控制器简介  42-43
  4.2 基于QFT 法的PID 控制器设计  43-48
  4.3 本章小结  48-49
第5章系统实验和结果分析  49-53
  5.1 实验平台的构建  49-50
  5.2 单轴的响应性能  50-51
  5.3 单轴的动态刚度改善效果  51-52
  5.4 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-57
附录  57-59
致谢  59

基于定量反馈的直线电机高精度控制研究

内容摘要

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