基于动态矩阵的永磁同步直线电机速度控制

专利名称：永磁直线同步电机的控制方法和控制系统专利类型：发明专利
发明人：文通,施海潮,韩邦成,郑世强,李海涛
申请号：CN202010850158.3
申请日：20200821
公开号：CN112003538A
公开日：
20201127
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本公开涉及一种永磁直线同步电机的控制方法和控制系统，可用于对电机进行无位置传感器的控制。

所述电机的动子底部设置光栅尺，所述电机的定子两端设置光栅读数头；所述控制方法包括：当动子经过所述光栅读数头时，获取光栅计数脉冲信号；获取定子绕组回路的反电势电压信号；基于所述光栅计数脉冲信号和所述反电势电压信号，确定电磁参数标定值；当动子与所述光栅读数头错开时，获取定子绕组回路的当前反电势电压信号；基于所述电磁参数标定值和所述当前反电势电压信号，确定电机当前位置和当前速度。

本公开的技术方案可实现无位置传感器结构下的位置和速度的确定，从而有利于实现无位置传感器的电机的高精度控制。

申请人：北京航空航天大学,北京航空航天大学宁波创新研究院
地址：100083 北京市海淀区学院路37号
国籍：CN
代理机构：北京开阳星知识产权代理有限公司
代理人：安伟
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毕业论文——基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器设计永磁同步电机是一种先进的电机类型，具有高效率、高功率密度和高动态性能等优点，在工业控制领域有着广泛的应用。

而电机速度调节器是控制永磁同步电机转速的关键部分，对电机的性能和工作稳定性有着重要影响。

本文基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器进行设计研究，通过分析电机的动态特性和控制原理，有效地实现了电机速度的高精度控制。

首先，文章介绍了永磁同步电机的基本原理和数学模型。

通过对电机的结构和工作原理进行详细描述，建立了电机的动态方程和状态空间模型，并分析了电机转速控制中的难点和挑战。

接着，文章详细阐述了线性滑模控制的基本原理和设计方法。

线性滑模控制是一种有效的非线性控制方法，通过引入滑模面和滑模控制器，达到系统的稳定控制和抗干扰能力。

文章详细介绍了滑模面的选择和设计，以及滑模控制器的参数调节方法，提出了一种适合永磁同步电机速度控制的滑模控制策略。

然后，文章介绍了基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器的设计和实现。

通过对滑模控制器的数学模型进行建立，提出了一种基于状态反馈的滑模控制器设计方法，对永磁同步电机速度进行闭环控制。

通过仿真和实验验证，证明了设计的滑模控制器在永磁同步电机速度控制中的有效性。

最后，文章总结了基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器的设计研究，并展望了未来的研究方向。

基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器具有控制精度高、抗干扰能力强等优点，对于提升永磁同步电机的性能和控制稳定性具有重要意义。

总之，本文基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器进行设计研究，通过分析电机的动态特性和控制原理，提出了一种适用于永磁同步电机速度控制的滑模控制策略，并通过仿真和实验验证了滑模控制器的有效性。

该研究对于实现永磁同步电机的高精度速度控制具有重要意义。

《永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究》篇一一、引言随着现代工业的飞速发展，高精度、高效率的控制系统成为了各领域研究的热点。

永磁同步直线电机（PMLSM）以其高响应速度、高效率、高精度等优点，在数控机床、精密制造等领域得到了广泛应用。

因此，研究永磁同步直线电机伺服系统的控制策略，对于提升系统的整体性能具有重要意义。

本文将详细探讨PMLSM伺服系统的控制策略，并通过实验研究验证其有效性。

二、永磁同步直线电机的基本原理永磁同步直线电机是一种基于电磁感应原理的电机，其工作原理与旋转电机类似，但结构更为简单，运动方式为直线运动。

PMLSM的定子部分安装有多个线圈，通过电流的通断来产生磁场；而转子部分则由永磁体构成，无需额外供电即可产生磁场。

当定子线圈中的电流发生变化时，会与转子的磁场相互作用，从而驱动电机直线运动。

三、控制策略（一）传统的PID控制传统的PID控制策略是最常用的伺服系统控制策略之一。

该策略将系统期望值与实际输出值进行比较，计算出偏差并进行比例（P）、积分（I）和微分（D）运算，得到控制量对系统进行调节。

在PMLSM伺服系统中，PID控制策略可以有效地减小系统误差，提高系统的稳定性。

（二）模糊控制策略模糊控制策略是一种基于模糊逻辑的控制方法，适用于具有非线性、时变和不确定性的系统。

在PMLSM伺服系统中，由于系统参数的变化以及外部干扰等因素的影响，系统可能存在非线性和不确定性。

因此，模糊控制策略可以通过建立模糊规则库，实现对系统非线性和不确定性的有效控制。

（三）混合控制策略为了提高系统的整体性能，常常将传统PID控制和模糊控制相结合，形成混合控制策略。

该策略综合了两种控制策略的优点，既能够保持系统的稳定性，又能够提高系统的响应速度和精度。

在PMLSM伺服系统中，混合控制策略能够有效地减小系统误差，提高系统的动态性能。

四、实验研究为了验证上述控制策略的有效性，我们搭建了PMLSM伺服系统实验平台，并进行了实验研究。

基于智能滑模控制的永磁直线同步电机调速系统王辉;万里瑞;王才东【摘要】为进一步提高永磁直线电机调速系统的动静态性能，将RBF神经网络与传统滑模变结构控制( SMC)相结合，以实现SMC控制器参数的最优化自整定。

在研究永磁直线电机数学模型的基础上，开发出基于指数趋近律SMC控制器，以实现对电机速度的调节。

针对常规SMC控制器参数整定困难，稳态抖振较大问题，将RBF神经网络引入常规SMC控制算法中，实现对SMC控制器参数的自寻优，并将算法应用于永磁直线电机矢量控制系统速度调节器中。

仿真试验结果表明，基于RBF神经网络SMC控制算法与常规SMC控制器相比，控制系统的动静态性能更优，稳定性更好，解决了由于参数整定困难而导致SMC控制器性能不能达到最优化的问题。

%In order to further improve on the static and dynamic performances of the permanent magnet linear synchronous motor speed regulating system, the traditional sliding mode variable structure control ( SMC ) was combined with the RBF neural network to achieve SMC parameters self regulating. On the basis of studying the mathematic model of PMLSM, the SMC algorithm based on exponential reaching law was developed to regulate the motor speed. For solving the problem of the difficult adjustment about the SMC parameters and reducing the chattering, the RBF neural network was introduced into the SMC to realize to the self-optimization of the SMC parameters, and the new method was applied to the permanent magnet linear synchronous motor to control the motor speed. The simulation results showed the SMC controller based on RBF neural network had better static and dynamic performances andstability, and resolved the problems that the traditional SMC controller could not achieve the most optimization because of the difficulty of the parameter regulating.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】6页(P6-10,38)【关键词】永磁直线同步电机;滑模变结构控制;RBF神经网络;动态调整【作者】王辉;万里瑞;王才东【作者单位】郑州轻工业学院机电工程学院，河南郑州 450002;河南广播电视大学机电工程系，河南郑州 450008;郑州轻工业学院机电工程学院，河南郑州450002【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言永磁直线同步电机的动子直接驱动负载，省去了中间传动环节，简化了系统结构，缩小了体积，增加了推力密度，提高了工作效率和控制精度，且稳定性和响应速度等性能也更加优越[1-2]。