基于摩擦补偿的永磁直线同步电机智能滑模控制

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanxoceco2003
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永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM)具有运行平稳,噪音低,加、减速度大,能直接产生单向或往复的精密控制位移的优点,因此是经常做直线进给运动的机械成型、半导体制造等设备的首选进给驱动装置。但由于PMLSM缺少中间机械传动部件的弹性缓冲环节,系统中的摩擦力、负载扰动等非线性时变因素不经削弱就直接作用到伺服电机上,导致PMLSM伺服系统存在较大的跟踪误差。为此,设计了一种基于摩擦补偿的智能非奇异快速终端滑模控制(Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Control,NFTSMC)方法来提高PMLSM伺服系统的跟踪精度和对摩擦力和负载扰动等非线性时变因素的鲁棒性。首先,本文介绍了PMLSM的应用发展和控制策略以及伺服系统摩擦补偿技术的研究现状,根据电机原理建立了PMLSM数学模型,接着对影响伺服性能的扰动做了简要归纳总结,并且建立了PMLSM矢量控制系统。其次,针对PMLSM伺服系统在跟踪期望位置信号时,易受摩擦力的影响而造成伺服性能下降的问题,设计了基于摩擦补偿的NFTSMC系统。利用NFTSMC来提高伺服系统状态误差收敛速度,使系统具有非奇异性,在此基础上,结合自然选择粒子群算法离线辨识出的摩擦力模型补偿项,从而降低摩擦力对PMLSM伺服系统的不良影响。通过对比仿真结果,基于摩擦补偿的NFTSMC方法减少了系统状态误差收敛时间,有效提高了位置跟踪精度,同时增强了系统对摩擦力的鲁棒性。最后,由于PMLSM伺服系统采用基于摩擦补偿的NFTSMC方法进行位置跟踪时,系统出现扰动后位置跟踪曲线偏离了期望位置曲线,因此设计了基于摩擦补偿的智能NFTSMC方法。采用带有补偿算子的模糊神经网络在线逼近系统中的摩擦辨识误差和负载扰动等非线性时变因素,并通过控制增益前馈补偿到PMLSM伺服系统中,实现对扰动的全面补偿。仿真结果表明,基于摩擦补偿的智能NFTSMC方法既能进一步提高位置跟踪精度,又能保证对扰动的鲁棒性,同时削弱了系统的抖振。
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