基于L2增益的直线进给系统的鲁棒控制器研究

论文摘要

直线电机进给系统取消了从电动机到工作台之间的一切中间传动环节,把进给系统传动链缩短到零,实现了进给系统的“零传动”,使得直线伺服电机驱动系统得到了广泛的应用。扰动是造成系统伺服性能下降的主要因素。为了提高系统的伺服性能,使系统具有优良的工作品质,必须对扰动加以抑制。L2增益非线性鲁棒控制是用一个结构和参数固定不变的控制器,保证在扰动对系统影响最严重的情况下,也能满足性能要求。本文将L2增益非线性鲁棒控制方法应用到直线交流伺服系统中,并对此方法进行了研究。首先,在阅读了大量国内外相关文献资料的基础上,对直线进给系统的发展进行了综述;概述了永磁直线同步电机进给系统鲁棒控制的国内外研究现状;并对永磁直线同步电机伺服系统的控制策略进行了阐述。其次,在分析永磁直线同步电机的基本结构和工作原理基础上,介绍了矢量控制的原理;建立了永磁直线同步电机的数学模型;分析了直线电机伺服控制系统的主要扰动因素对系统动态品质的影响。然后,介绍了设计L2增益鲁棒控制器所需的理论基础:无源性与稳定性;L2增益与HJI不等式;存储函数的递推设计;同时介绍了非线性系统鲁棒性能设计准则。在此理论基础上,根据直线电机非线性数学模型的特点以及扰动复杂的状况,对永磁直线电机伺服系统的L2增益鲁棒控制方法进行了研究。根据永磁直线同步电机的数学模型,设计了L2增益鲁棒控制器,通过构造适当的存储函数得到描述系统L2增益控制器的定理,证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐近稳定。最后,用Matlab/Simulink软件进行了L2增益鲁棒控制器的仿真分析。仿真结果表明,L2增益鲁棒控制器应用在永磁直线同步电机进给系统中具有较强的鲁棒性,对各种扰动亦有很强的抑制能力,满足了被控对象对高精度加工的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的及意义
• 1.2 直线进给系统概述
• 1.2.1 进给系统发展
• 1.2.2 直线电机概述
• 1.3 永磁直线同步电机控制策略
• 1.3.1 传统控制策略
• 1.3.2 现代控制策略
• 1.3.3 智能控制策略
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 永磁直线同步电机进给系统研究现状
• 1.4.2 永磁直线同步电机进给系统鲁棒控制研究现状
• 1.5 课题研究的内容
• 第二章 永磁直线同步电动机
• 2.1 永磁直线同步电动机的基本结构及工作原理
• 2.2 永磁直线同步电动机矢量控制
• 2.3 永磁直线同步电动机的数学模型
• 2.4 影响直线电机进给伺服性能的扰动因素
• 2增益非线性鲁棒控制方法'>第三章 L₂增益非线性鲁棒控制方法
• 3.1 非线性鲁棒控制理论的提出
• 3.2 无源性与稳定性
• 2性能准则'>3.3 耗散性与L₂性能准则
• 2增益与HJI不等式'>3.4 L₂增益与HJI不等式
• 3.5 存储函数的递推设计
• 3.6 非线性系统鲁棒性能设计准则
• 2增益鲁棒控制器设计'>第四章 永磁直线电机伺服系统的L₂增益鲁棒控制器设计
• 2增益鲁棒控制器设计问题'>4.1 L₂增益鲁棒控制器设计问题
• 2增益鲁棒控制问题的提出'>4.2 L₂增益鲁棒控制问题的提出
• 2增益鲁棒控制器的设计'>4.3 L₂增益鲁棒控制器的设计
• 2增益鲁棒控制器的仿真'>第五章 L₂增益鲁棒控制器的仿真
• 2增益鲁棒控制器仿真参数'>5.1 L₂增益鲁棒控制器仿真参数
• 2增益鲁棒控制器仿真模型'>5.2 L₂增益鲁棒控制器仿真模型
• 2增益鲁棒控制器仿真结果与分析'>5.3 L₂增益鲁棒控制器仿真结果与分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢