数控机床直线同步电动机磁悬浮系统反馈线性化控制的研究

摘要

由于在数控机床直线同步电动机磁悬浮系统中,直轴电流、悬浮高度与水平速度之间存在非线性耦合,以及负载扰动等不确定因素,会对控制系统产生诸多不利影响.针对该问题,提出了一种新型解耦控制方法.建立可控励磁磁悬浮直线同步电动机(controllable excitation linear magnetic suspen-sion synchronous motor,CELMSSM)的数学模型;通过选取适当的状态变量得到该电动机的仿射非线性模型;在传统电流控制的基础上,利用非线性系统的微分几何理论,通过坐标变换与状态反馈,将电动机仿射非线性模型解耦线性化为直轴电流子系统、水平速度子系统以及悬浮高度子系统的3个可独立控制的线性子系统;根据最优极点配置法设计系统的控制规律,从而实现可控励磁磁悬浮直线同步电动机的动态解耦控制.最后,对控制系统进行仿真研究,结果表明通过反馈线性化控制与传统PI控制仿真对比,所提出的控制策略可使系统的动、静态性能得到显著增强.