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本课题以国家自然科学基金(51175349)为背景,以无铁心永磁直线同步电机(Ironless Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,ILPMLSM)伺服系统为研究对象,以滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)为基础,结合自适应控制与线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)等理论,针对高响应、高精度加工场合下变量间的非线性动态耦合问题以及ILPMLSM伺服系统的不确定性,进行ILPMLSM的位移跟踪控制研究,以满足ILPMLSM伺服系统对鲁棒性和跟踪能力的双重要求。具体研究内容如下:首先,对ILPMLSM运行原理进行了解,构建了d-q轴同步旋转坐标系下ILPMLSM动态数学模型。同时,对ILPMLSM的控制方法进行探究以及对ILPMLSM伺服系统不确定性进行分析。其次,针对ILPMLSM的机电耦合问题,在一些高响应、高精度的场合中,电气子系统和机械子系统各自的时间常数相对接近,如果简单地把ILPMLSM伺服系统静态解耦并对电气子系统和机械子系统进行独立控制,速度-电流之间的非线性动态耦合将使跟踪品质变差。为此采用自适应PID滑模控制对ILPMLSM电流-速度之间进行鲁棒动态解耦,分别针对ILPMLSM的位移以及直轴电流设计滑模面,利用自适应PID滑模控制迫使位移与直轴电流分别跟踪各自给定值,使系统拥有良好的鲁棒跟踪能力。通过利用MATLAB/Simulink对所设计的控制系统进行建模与仿真,在不同的工况下,与PID控制进行对比,仿真结果验证所采用控制策略的可行性和正确性。最后,为了进一步提升系统性能并且简化控制参数求解,提出将电气子系统和机械子系统作为整体进行控制,利用滑模控制设计集总控制器,使得ILPMLSM位移、速度和交、直轴电流严格跟踪给定值或期望值,从Lyapunov稳定性定理出发将复杂的控制问题转化成LMI问题,利用MATLAB LMI工具箱求解出滑模控制的等效控制律。同时设计扩张滑模观测器(Extended Sliding Model Observer,ESMO)对负载扰动进行鲁棒观测进一步提升系统性能。通过利用MATLAB/Simulink对所设计的控制系统进行建模与仿真,在不同的工况下,与之前采用的自适应PID滑模控制进行对比,仿真结果验证所采用控制策略的优越性。