直线电机进给系统自适应反演滑模控制研究

摘要

直线电机作为超精密机床进给系统的核心部件,其控制性能决定了超精密机床的工作效率和加工精度。作为一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统,由外部扰动以及参数摄动等引起的多种不确定性扰动因素都会直接影响直线电机进给系统的性能,为改善扰动因素对直线电机进给系统的影响,提出了一种基于自适应反演滑模变结构的控制策略。以永磁同步直线电机(PMLSM)为研究对象,建立直线电机进给系统数学模型,以加快系统响应速度和提高位置跟踪精度为目标,通过反演滑模控制提高直线电机进给系统的全局渐进稳定性和抗干扰性;引用自适应控制理论改善系统抖振问题,提高系统的鲁棒性;结合李雅普诺夫稳定性理论完成自适应反演滑模控制器的设计并验证其稳定性;最终利用MATLAB软件中的Simulink模块搭建直线电机进给系统仿真模型并进行仿真。通过仿真波形图和数据分析,与传统的PID控制器相比,所设计的自适应反演滑模控制器能够有效加快系统响应速度,提高进给系统位置跟踪精度,能够适用于高速和高精度应用场合。