永磁同步直线电机的鲁棒迭代学习控制研究

摘要

永磁同步直线电机(PMLSM)采用直接驱动，具有结构简单、推力大、死区小、传动效率高等优点，使得了越来越广泛地应用。PMSLM运动是靠短动子与长定子耦合产生推力的，实际运行定子与动子间的气隙很难保持恒定，随着绕组的切换或磁极的变化，其磁场会产生波动和不同的边端效应；PMSLM在运行中，随着负荷工况和电机温度变化等因素，使得系统参数发生变化，具有参数摄动及不确定性扰动的存在；在 PMSLM驱动控制中，运行参数的检测会比较困难，如速度、位置和工角等，只能进行间接测量，往往产生测量扰动；在电机绕组分段投切时会导致输入饱和现象等。因此，PMSLM驱动与控制是一个非线性、多变量及强耦合的不确定对象。
　　针对做重复性工作的PMSLM，对其受到的测量扰动、输入饱和、以及参数摄动和未建模动态等不确定扰动，本文拟采用鲁棒迭代学习控制方法(ILC)研究PMSLM的驱动控制策略。本文的研究工作主要包括以下三部分：
　　一、针对PMSLM运行中出现的测量干扰，设计了一种带有滤波器的ILC算法。理论上证明了改进算法的收敛性，并通过仿真验证了带有滤波器的ILC算法对于抑制测量干扰的有效性。
　　二、针对输入饱和造成的控制输入与被控对象实际输入不相等以及抑制这种不相等造成的影响，设计了一种能够保证 PMSLM稳定运行，并获得良好的跟踪性能的ILC算法。同时通过理论证明了系统的收敛性，仿真证明了理论分析的正确性。
　　三、针对系统中出现的参数摄动以及不确定因素，设计了一种自适应迭代学习控制器。
　　通过理论分析、仿真验证，证明了控制方法的正确性，系统性能稳定、控制精度高，具有一定的鲁棒性。

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1 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2 直线电机的应用与发展概况

1.3直线电机的控制策略分析

1.4 本文的研究内容

2 永磁同步直线电机及数学模型

2.1 永磁同步直线电机结构、原理

2.2 永磁同步直线电机中的不确定性分析

2.3 本章小结

3 有测量扰动的永磁同步直线电机跟踪控制

3.1 引言

3.2 带有滤波器的ILC算法描述

3.3 存在测量扰动下的控制器设计

3.4仿真分析

3.5 本章小结

4 输入饱和下的永磁同步直线电机的跟踪控制

4.1 引言

4.2 输入饱和下控制器设计及收敛性分析

4.3仿真分析

4.4 本章小结

5永磁同步直线电机的自适应迭代学习控制

5.1 引言

5.2 自适应迭代学习算法描述

5.3 自适应迭代学习控制器设计及收敛性分析

5.4仿真分析

5.5 本章小结

6 结论

参考文献

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