[發明專利]永磁同步直線電機非線性干擾的控制方法及控制系統

有效

• 申請號: 201210190295.4
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102710214A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 黨選舉;趙龍陽;徐小平;許勇;姜輝;張向文
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H02P25/06
• 分類號: H02P25/06
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

（一）技術領域

本發明涉及永磁同步直線電機的智能控制技術領域，具體為一種針對永磁同步直線電機特有的力矩波動非線性干擾采用小波神經網絡估計的一種永磁同步直線電機非線性干擾的控制方法及控制系統。

（二）背景技術

與旋轉電機相不同，永磁同步直線電機(Permanent?Magnet?Linear?Synchronous?Motor，PMLSM)不需要任何中間轉換機構，直接將電能轉化為機械能，因而具有結構簡單、高精度、高速度和低維護等優點，在機器人、半導體制造、高精度數控機床和X-Y驅動設備等領域中有著廣闊的應用前景。然而，正是由于其直線結構特點和缺少中間緩沖環節，存在的各種干擾，如推力波動、摩擦力及不確定干擾等直接作用于PMLSM，使得PMLSM對干擾更為敏感。在使用PMLSM驅動的高精度數控機床中，其干擾會使系統的伺服性能降低，產生振蕩，增加能量損耗，導致加工的產品表面出現劃痕，甚至使產品報廢。因此，與旋轉電機相比，PMLSM對干擾抑制質量要求更高，難度也更大。為抑制干擾對PMLSM系統的影響，國內外進行了大量的研究工作。復合前饋比例積分微分PID（Proportional，Integral?and?Derivative）或PD控制方法，采用固定參數模型對永磁同步直線電機進行速度、加速度補償，可顯著提高系統的跟蹤精度，但該方法的跟蹤效果受模型參數估計值影響較大，魯棒性欠佳，且對干擾也只是進行了間接抑制。神經網絡自適應逆模型控制方法，用神經網絡構建控制對象逆模型，具有較好的跟蹤性和魯棒性，但該方法主要還是對PMLSM系統進行了速度、加速度補償，對干擾同樣也只是采取了間接抑制方法。自適應前饋控制與PID控制或PD控制相結合的控制方法，通過對誤差信號作頻譜分析，得出推力波動所包含的主要諧波，在前饋補償中植入“木馬”的方法來減少推力波動對系統影響，具有較好的控制效果，但該方法采用離線方式對誤差信號進行傅里葉分析時，只能得到干擾的頻域信息，而無任何時域信息，因此仍不能完全地實現對干擾的在線估計與補償。

（三）發明內容

本發明的目的是設計一種永磁同步直線電機非線性干擾的控制方法，在前饋控制與比例微分控制相結合的控制基礎上，用小波神經網絡在線估計與補償永磁同步直線電機的推力波動、摩擦力及不確定因素造成的非線性干擾，有效地提高了永磁同步直線電機系統的跟蹤性及魯棒性。

本發明的另一目的是提出實現上述永磁同步直線電機非線性干擾的控制方法的永磁同步直線電機非線性干擾的控制系統。

考慮到干擾的存在，永磁同步直線電機的電壓模型，即直線電機的輸入電壓及動力學方程表示如下：

U(t)=Kex·(t)+Ri(t)+Ldi(t)dt,---(1)]]>

f(t)=K_fi(t)，????（2）