基于抑制推力波动的永磁直线电机控制策略研究

摘要

与传统电机相比，永磁直线同步电机不需经过中间传送环节而直接驱动负载，它具有推力大、损耗低、响应速度快以及电气时间常数小等优点，在物流、工业设备、信息与自动化、交通与民用、军事等方面都有广泛的应用。但是在电机运行中也存在一定的局限性，例如由于直线电机结构上的简化，电机就会受到一些非线性扰动因素的影响，其中尤其以推力波动对系统的影响较大，因此必须采取一定的控制策略来稳定电机运行中的性能。本文针对永磁直线同步电机抑制推力波动的控制方法进行了研究。
　　在课题研究中，首先分析了电机在三种坐标系下的转换，并利用Matlab/Simulink仿真软件搭建了永磁直线同步电机的数学模型，为电机控制的应用奠定了数学基础。然后分析了永磁直线同步电机基于SVPWM的矢量控制，并通过Matlab/Simulink软件的仿真对矢量控制产生的结果进行分析，验证了矢量控制良好的跟踪效果。但是通过仿真发现矢量控制的推力和速度还存在一定的脉动，稳定性还需要改善。为了达到抑制推力波动的控制效果，论文对直接推力控制以及基于模糊PI控制的直接推力控制策略进行了研究，在 Matlab/Simulink仿真软件下搭建了这两种控制方法的仿真模型，通过仿真结果验证了直接推力控制具有快速的响应特性，而且这两种控制方法相对于矢量控制可以取得良好的控制效果，极大的减小推力波动，系统的运行也相对稳定，为进一步深入研究直线电机系统的性能打下了基础。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 直线电机的发展及应用现状

1.3 直线电机控制技术的研究现状

1.4 本课题的主要研究内容

第二章 永磁直线同步电机原理及数学建模

2.1 引言

2.2 永磁直线同步电机的基本结构及工作原理

2.3 PMLSM数学模型分析

2.4 基于Matlab/Simulink的PMLSM的模型建立

2.5 本章小结

第三章 永磁直线同步电机矢量控制方法研究

3.1 矢量控制的基本原理

3.2 SVPWM控制方法的实现

3.3 基于Matlab/Simulink的矢量控制模型建立

3.4 本章小结

第四章 永磁直线同步电机直接推力控制策略及改进技术

4.1 引言

4.2 PMLSM直接推力控制

4.3 基于模糊PI控制的直接推力控制

4.4 仿真结果的比较

4.5 本章小结

第五章 结论

5.1 全文研究工作内容总结

5.2 对进一步研究工作的展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢