可控励磁直线同步电动机磁悬浮系统模糊滑模控制的研究

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cwg8872757
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针对可控励磁直线同步电动机磁悬浮进给平台运行时易受负载变化及各类扰动影响的问题,本课题设计一个磁悬浮控制系统,实现对电动机运动平台悬浮的可靠控制。具体研究内容如下:分析电动机的工作原理。推导不同坐标系下电动机的电压、磁链、电磁推力和磁悬浮力的解析式,进一步推导悬浮方向和水平方向的运动方程。根据力的数学表达式,分析磁悬浮系统和进给系统之间的耦合问题,采用电枢电流q轴分量为零的控制方法对两个系统进行部分解耦,进一步推导出部分解耦后电磁推力和磁悬浮力的表达式。搭建两个系统解耦的电动机控制系统框图,减小了控制系统之间的相互干扰,简化了磁悬浮控制系统中位置控制器的设计。设计磁悬浮系统模糊滑模控制器。针对电动机运动平台悬浮时易受到负载变化和外界扰动影响的问题,设计能够减小扰动对磁悬浮系统影响的滑模控制器。为了削弱磁悬浮气隙高度的抖振,提高电动机抗干扰性能,对设计的滑模控制器进行改造,保留滑模控制抗干扰能力的前提下引入模糊系统,进一步设计模糊滑模控制器。利用模糊系统的估计特性实时估计切换项中的增益,用估计值代替等速趋近律的固定增益值,能够有效减小悬浮高度误差穿过超平面的速度,抑制磁悬浮系统的气隙高度和励磁电流的抖振。分析响应曲线,验证该磁悬浮控制系统的响应性能优于其它磁悬浮控制系统。设计磁悬浮系统自适应模糊滑模控制器。为抑制不确定扰动对运动平台的干扰,削弱系统气隙高度的抖振,避免扰动干预时因为规则数量有限且没有自调整能力导致模糊滑模控制失效的问题,设计自适应模糊滑模控制律。为减小系统高度和电流的抖振和误差,提高电动机运行效率,构造包含状态变量积分项的切换函数和速度自动调整的分段趋近律。利用自适应模糊系统估计悬浮方向的总扰动,将扰动估计值引入控制器中得到自适应模糊滑模控制器,减小扰动对电动机悬浮高度的干扰。构造能量函数,验证设计的自适应模糊滑模控制算法能够使系统收敛。建立控制系统仿真框图,仿真并分析其结果。
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