專利名稱：直線電機滑?？刂浦邢到y(tǒng)抖振消除控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及直線電機干擾的控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種針對直線電機滑?？刂埔种品蔷€性干擾和外部強干擾中產(chǎn)生抖振的消除控制裝置。
背景技術(shù)：
永磁同步直線電機(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,簡稱PMLSM) 是直接將電能轉(zhuǎn)換為直線運動的推力裝置。通過動子線圈上的電壓控制，實現(xiàn)動子的直線運動。它具有高響應、高剛度和高精度等特點，在越來越多的應用場合受到關(guān)注，永磁同步直線電機是伺服系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)的最佳選擇。但是，直線電機的齒槽效應、端部效應、系統(tǒng)參數(shù)(動子質(zhì)量、粘滯摩擦系數(shù)等)的變化、摩擦阻力的非線性變化以及狀態(tài)的觀測噪聲等的存在，給系統(tǒng)的精密控制帶來了難度。直線電機是將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動的機械能的傳動裝置，不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的直接驅(qū)動方式造成了外部干擾的直接擾動，直線電機具有非線性特性的摩擦力及紋波推力均隨位置變化，使永磁同步直線電機成為一個強非線性系統(tǒng)?；？刂埔蝽憫俣瓤?、對參數(shù)攝動及外部干擾有很強的魯棒性，在直線電機及不確定非線性系統(tǒng)的控制上得到一定程度的應用。但是這種魯棒性是建立在控制量高頻抖振的基礎(chǔ)上，并且切換控制時的不連續(xù)性加重了抖振程度。抖振會影響系統(tǒng)的控制精度，激發(fā)未建模高頻動態(tài)特性，甚至使系統(tǒng)震蕩或失穩(wěn)，影響系統(tǒng)的控制性能，縮短系統(tǒng)的使用年限。而且，在實際系統(tǒng)中，當系統(tǒng)運動點到達滑?？刂浦械乃x的滑模面后，由于時間上的滯后，使得系統(tǒng)運動點很難嚴格地沿著滑?？刂浦械睦碚撛O(shè)計的光滑滑模面向著平衡點滑動，而是在滑模面兩側(cè)來回穿越，產(chǎn)生強烈的抖振，直接影響了電機伺服控制系統(tǒng)的平穩(wěn)性和定位精度，增加了能量損耗。因此，由于抖振的原因，能夠很好地抑制強干擾的滑?？刂圃趯嶋H系統(tǒng)中，尤其在高精度滑?？刂葡到y(tǒng)的應用上，有一定的局限性。常規(guī)的滑模控制，其控制策略是由控制偏差的比例加積分的常規(guī)控制與開關(guān)控制相結(jié)合的綜合控制策略，開關(guān)控制的強行硬切換，使滑?？刂凭哂辛藢_動及參數(shù)變化不敏感的特性，在一定程度上能保證伺服系統(tǒng)的控制性能。但是滑?？刂频拈_關(guān)控制的強行硬切換特性，造成自身的致命缺點——抖振，嚴重影響了控制系統(tǒng)的跟蹤精度。因此，需要開發(fā)有效的抖振消除控制裝置，設(shè)計一種新的滑?？刂?，才能避免造成控制系統(tǒng)抖振或失穩(wěn)，以提高直線電機滑?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計一種直線電機滑?？刂浦邢到y(tǒng)抖振消除控制裝置，安裝檢測直線電機動子位移的位移傳感器與信號處理器相聯(lián)，信號處理器根據(jù)電機動子實時位移數(shù)據(jù)，在滑?？刂浦邪凑湛刂破畹谋壤臃e分的常規(guī)控制與帶有死區(qū)的柔化遲滯特性的軟開關(guān)控制計算得到動子線圈驅(qū)動電壓，其中柔化遲滯特性的作用，減少系統(tǒng)在滯后區(qū)域中的切換頻率，降低抖振幅度，實現(xiàn)抖振控制的消弱與消除，同時有效抑制了直線電機各種干擾，裝置結(jié)構(gòu)簡潔，保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行。本實用新型的直線電機滑?？刂浦邢到y(tǒng)抖振消除控制裝置是針對永磁同步直線電機，該電機有永磁定子，控制動子線圈上的電壓，實現(xiàn)動子的直線運動。本實用新型設(shè)計的電機滑?？刂浦邢到y(tǒng)抖動消除控制裝置包括永磁同步直線電機、位移傳感器、信號處理器、驅(qū)動電路及直流電源。位移傳感器安裝于電機動子線圈旁，檢測電機動子的位移，驅(qū)動電路的輸出電壓接入電機的動子線圈；其輸出信號接入信號處理器。信號處理器的控制信號接入驅(qū)動電路。信號處理器包括中央處理單元(CPU)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路、數(shù)/模轉(zhuǎn)換(D/A) 電路，程序存儲模塊(ROM)、數(shù)據(jù)存儲模塊(RAM)、脈寬調(diào)制模塊(PWM)和信號接收電路。中央處理單元連接程序存儲模塊(ROM)和數(shù)據(jù)存儲模塊(RAM)；位移傳感器與信號接收電路連接，信號接收電路經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路連接中央處理單元；中央處理單元的控制信號接脈寬調(diào)制模塊，脈寬調(diào)制模塊經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換(D/A)電路接驅(qū)動電路。 直流電源接信號處理器和驅(qū)動電路為其提供電源。程序存儲模塊為存儲有以帶有死區(qū)(或緩沖區(qū))的軟開關(guān)特性的柔化遲滯函數(shù)為符號函數(shù)的滑?？刂瞥绦蛞约巴ㄟ^實驗取得的電機的固有頻率ωη，阻尼比ζ參數(shù)的程序存儲模塊。所述滑模控制程序為如下二公式
權(quán)利要求1.直線電機滑?？刂浦邢到y(tǒng)抖振消除控制裝置，包括永磁同步直線電機、位移傳感器、 信號處理器、驅(qū)動電路及直流電源，其特征在于檢測電機動子的位移的位移傳感器安裝于電機動子線圈旁，驅(qū)動電路的輸出電壓接入電機的動子線圈；其輸出信號接入信號處理器，信號處理器的控制信號接入驅(qū)動電路；信號處理器包括中央處理單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路，程序存儲模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、脈寬調(diào)制模塊和信號接收電路；中央處理單元連接程序存儲模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊；位移傳感器與信號接收電路連接，信號接收電路經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接中央處理單元； 中央處理單元的控制信號接脈寬調(diào)制模塊，脈寬調(diào)制模塊經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路接驅(qū)動電路； 驅(qū)動電路的輸出端接永磁同步直線電機動子；直流電源接信號處理器和驅(qū)動電路為其提供電源；程序存儲模塊為存儲有以帶有死區(qū)的軟開關(guān)特性的柔化遲滯函數(shù)為符號函數(shù)的滑?？刂瞥绦蛞约巴ㄟ^實驗取得的電機的固有頻率ωη，阻尼比ζ參數(shù)的程序存儲模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機滑模控制中系統(tǒng)抖動消除控制裝置，其特征在于 所述位移傳感器為位移光柵尺傳感器，信號處理器的信號接收電路為計數(shù)器。
專利摘要本實用新型為直線電機滑?？刂浦邢到y(tǒng)抖振消除控制裝置，本裝置包括直線電機、位移傳感器、信號處理器、驅(qū)動電路等。信號處理器的控制信號接入驅(qū)動電路。信號處理器包括中央處理單元、A/D和D/A電路，程序存儲模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、脈寬調(diào)制模塊和信號接收電路，中央處理單元連接程序存儲模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，程序存儲模塊存儲有以柔化遲滯函數(shù)代替常規(guī)滑?？刂乒街蟹柡瘮?shù)的滑?？刂乒郊坝啥A逼近和實驗取得的參數(shù)。中央處理單元根據(jù)位移傳感器的動子位移數(shù)據(jù)得到動子線圈電壓信號，經(jīng)脈寬調(diào)制模塊調(diào)節(jié)動子線圈電壓，實現(xiàn)動子穩(wěn)定的直線運動。本裝置有效消除系統(tǒng)抖振，提高運行可靠性，易于實現(xiàn)。
文檔編號H02P25/06GK202094839SQ20112016572
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者黨選舉, 張月玲, 楊青 申請人:桂林電子科技大學