基于QFT策略的永磁同步直线电机伺服系统鲁棒控制研究

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:leezero555
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本文以永磁同步直线电机(PMLSM)为研究对象,考虑到永磁同步直线电机直接驱动的特点及其伺服控制系统强鲁棒性、快速跟踪性的要求,基于定量反馈理论(QFT)提出了一种永磁同步直线电机伺服系统鲁棒控制方法。主要工作如下:(1)根据永磁同步直线电机原理结构及电磁理论建立永磁同步直线电机数学模型,推出永磁同步直线电机电磁推力方程和机械运动方程,同时对永磁同步直线电机伺服控制系统运行中存在的诸多不确定性因素进行了分析。(2)为降低永磁同步直线电机及其控制系统不确定性因素对电机实际运行性能产生的影响,提出一种基于QFT策略的永磁同步直线电机伺服系统鲁棒控制方法,对永磁同步直线电机伺服控制系统性能指标进行量化计算,得到伺服控制系统的频域边界,并在Nichols图上完成频域边界绘制。通过不断改变增益和添加、调整零极点在Nichols图上实现回路成形,得到QFT控制器传递函数,为使控制系统满足伺服跟踪要求,完成前置滤波器的设计,并搭建控制系统仿真模型,仿真结果表明,本文设计的QFT控制器满足伺服系统性能指标要求,且对系统参数变化具有较强的鲁棒性,对外部干扰具有很好的抑制作用。(3)在采用QFT进行控制器设计时会存在作图和试凑等诸多不便,因此本文在QTF控制的基础上提出混合QFT/H∞控制和二次不等式QFT控制两种控制方法,利用H∞控制器求解方法及二次不等式控制器求解方法代替常规QFT控制器设计中繁琐的做图过程,求出两种混合控制器的传递函数及前置滤波器。为验证两种混合控制器的实际控制效果,搭建永磁同步直线电机伺服控制系统仿真模型,将两种混合控制方法与常规QFT控制进行对比。仿真结果表明,混合QFT控制策略可有效提升永磁同步直线电机控制系统的鲁棒性和跟踪性,各项控制性能均优于常规QFT控制。
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