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中国电机工程学报 2018年第7期38卷 2163-2170页

作者：周华伟于晓东高猛虎刘国海江苏大学电气信息工程学院

圆筒型永磁直线电机（tubular permanent magnet linear motor,TPMLM）具有推力密度大、效率高等优点。不匹配干扰易引起电机速度波动、超调等问题,恶化了TPMLM的系统性能。为解决该问题,该文提出一种基于不匹配干扰观测器的新型滑模控... 详细信息

圆筒型永磁直线电机（tubular permanent magnet linear motor,TPMLM）具有推力密度大、效率高等优点。不匹配干扰易引起电机速度波动、超调等问题,恶化了TPMLM的系统性能。为解决该问题,该文提出一种基于不匹配干扰观测器的新型滑模控制策略。该策略在滑模面中引入扰动观测器,采用该扰动观测器观测不匹配扰动,确保TPMLM系统对不匹配干扰和匹配干扰具有鲁棒性;将反馈q轴电流融入速度控制器中,实现电机速度和电流的双重控制,能使电机速度快速跟随且无超调,提高该类电机系统的动态性能和稳态性能。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。

关键词：圆筒型永磁直线电机滑模控制不匹配干扰观测器速度控制

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五相永磁圆筒直线电机滑模速度控制研究

五相永磁圆筒直线电机滑模速度控制研究

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作者：于晓东江苏大学

学位级别：硕士

悬架是影响汽车操纵稳定性和乘坐舒适性的关键部件之一。传统的被动悬架由于其刚度和阻尼不能在线调整,无法满足复杂多变的路况需求。电磁悬架能适应不同的路况和行驶状态,能有效抑制路面冲击,改善车辆的平稳性。电机是电磁悬架的主要... 详细信息

悬架是影响汽车操纵稳定性和乘坐舒适性的关键部件之一。传统的被动悬架由于其刚度和阻尼不能在线调整,无法满足复杂多变的路况需求。电磁悬架能适应不同的路况和行驶状态,能有效抑制路面冲击,改善车辆的平稳性。电机是电磁悬架的主要执行部件,直接决定着电磁悬架的性能。五相永磁圆筒直线电机(permanent magnet tubular linear motor,PMTLM)因其高效率、大推力密度等优点,成为电磁悬架驱动用电机的研究热点之一。由于电磁悬架的复杂多变工况,存在大量不确定性扰动,尤其是不匹配扰动(系统的控制信号与扰动信号作用在不同的通道上)的存在给电机控制带来较大困难;同时PMTLM是一个多变量、强耦合、变参数的非线性系统。因此,为了改善电磁悬架用五相PMTLM系统在不匹配扰动下的调速性能,本文提出了基于不匹配干扰观测器的滑模速度控制(sliding mode speed control based on mismatched disturbance observer,MDO-SMC)策略和基于内模的滑模速度控制(sliding mode speed control based on internal model,IM-SMC)策略,仿真和实验结果证实了所提策略的可行性。本文的主要研究内容如下:(1)简要分析了五相PMTLM的基本特性,建立了其在五相自然坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型,搭建了PMTLM矢量控制系统。(2)介绍了滑模控制基本原理,提出了一种MDO-SMC策略,该策略在滑模面中引入不匹配干扰观测器,确保PMTLM系统对不匹配干扰和匹配干扰具有鲁棒性;将反馈q轴电流融入速度控制器中,实现电机速度和电流的双重控制,能使电机速度快速跟随且无超调。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型验证了所提控制策略的有效性。(3)提出了一种IM-SMC策略,该策略在MDO-SMC策略基础上,采用内模控制器将PMTLM系统变换为一阶惯性系统,采用内模调制系数α控制响应速度,实现了电机速度快速跟随且无超调,简化了动态性能设计。最后通过搭建Matlab/Simulink仿真模型验证了所提控制策略的有效性。(4)搭建了基于DSP(TMS320F2812)的五相PMTLM系统的实验平台,并在此平台上分别完成了本文所提出的MDO-SMC实验和IM-SMC实验,验证了所提控制策略的有效性。

关键词：五相永磁圆筒直线电机矢量控制滑模控制二阶数学模型不匹配干扰观测器内模控制

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