基于模糊干扰观测器的精密直驱系统滑模位置控制

1

作者 李东博 李旭 +1 位作者 刘海波 王永青 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第2期108-115,128,共9页

为了实现永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在精密直驱系统中的高性能位置控制,针对其控制精度易受系统参数摄动和外部扰动等因素影响的问题,提出了一种基于模糊干扰观测器(fuzzy disturbance observe... 为了实现永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在精密直驱系统中的高性能位置控制,针对其控制精度易受系统参数摄动和外部扰动等因素影响的问题,提出了一种基于模糊干扰观测器(fuzzy disturbance observer,FDO)的非奇异快速终端滑模控制(nonsingular fast terminal sliding mode control,NFTSMC)复合策略。首先,建立了考虑系统集总扰动的PMLSM动力学模型,同时为提高伺服系统鲁棒性能同时削弱抖振现象,引入模糊干扰观测器观测系统集总扰动;然后,设计了非奇异快速终端滑模面,能够保证系统跟踪误差在有限时间内快速收敛至零,并将观测器估计值动态补偿至控制器中;最后,通过精密直驱系统仿真与试验证明所提方法能够有效提高控制系统的响应速度、跟踪精度与鲁棒性,同时削弱抖振现象。 展开更多

关键词 精密直驱系统 永磁同步直线电机 位置控制 非奇异快速终端滑模 模糊干扰观测器

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数控机床磁悬浮直线同步电动机混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器设计

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作者 陈泽宇 蓝益鹏 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第11期91-96,共6页

针对数控机床磁悬浮直线同步电动机控制系统,提出混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制。首先,考虑不确定H_(∞)扰动以及端部效应等因素建立数控机床磁悬浮直线同步电动机的数学模型。其次,将鲁棒H_(∞)控制与线性矩阵不等式(linear matrix inequal... 针对数控机床磁悬浮直线同步电动机控制系统,提出混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制。首先,考虑不确定H_(∞)扰动以及端部效应等因素建立数控机床磁悬浮直线同步电动机的数学模型。其次,将鲁棒H_(∞)控制与线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)相结合,设计一种基于LMI的鲁棒H_(2)/H_(∞)控制器。再次,为提高系统的动态性能,设计基于LMI的混合鲁棒控制器。最后,仿真H_(2)/H_(∞)结果证明在保证系统鲁棒稳定的前提下,混合鲁棒控制可有效提高系统的收敛速度和响应灵敏度。 展开更多

关键词 数控机床磁悬浮直线同步电动机 H_(∞)鲁棒控制 混合H_(2)/H_(∞)鲁棒控制 LMI

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直线驱动新技术及其在加工装备上的应用 被引量：18

3

作者 张春良 陈子辰 梅德庆 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期45-49,39,共6页

直线电动机直接驱动系统是近 10年发展起来的一种新型进给传动方式 ,在各类高速、精密加工设备上具有广泛的应用前景。本文介绍了直线电动机的工作原理与性能特点 ;阐述了直线电动机伺服驱动系统采用传统控制技术、现代控制技术与智能... 直线电动机直接驱动系统是近 10年发展起来的一种新型进给传动方式 ,在各类高速、精密加工设备上具有广泛的应用前景。本文介绍了直线电动机的工作原理与性能特点 ;阐述了直线电动机伺服驱动系统采用传统控制技术、现代控制技术与智能控制技术的研究现状与发展趋势 ;介绍了直线电动机在高速精密切削加工机床、压力机。 展开更多

关键词 直线驱动 新技术 加工装备 直线电动机 机床

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机床进给系统用直线电动机综述 被引量：60

4

作者 王先逵 陈定积 吴丹 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2001年第8期18-21,共4页

直线电动机是一种新型驱动装置 ,有着广泛的应用。文章简单介绍了直线电动机的基本原理和分类 ,分析了其优缺点 ,综述了国内外的发展情况 。

关键词 直线电动机 直接驱动 高速加工 进给系统 数控机床

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直线电机伺服进给系统及其关键技术问题 被引量：20

5

作者 张春良 陈子辰 梅德庆 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2001年第11期37-40,共4页

介绍了直线电机的发展历程以及在高速精密机床上应用直线电机伺服进给系统的进展情况 ,讨论了直线电机伺服进给系统的一些关键技术问题。

关键词 直线电机 机床 进给系统 伺服系统

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直线电机在机床工业中的最新应用及技术分析 被引量：26

6

作者 刘泉 张建民 王先逵 《机床与液压》 北大核心 2004年第6期1-3,共3页

直线电机在机床进给驱动上的应用日益广泛 ,比起传统的进给驱动方式 ,它能提供非常高的速度、加速度和位置精度 ,大大提高了生产率和加工件表面质量。文章介绍了直线电机在机床上的最新应用情况 ,并就应用中的关键技术问题进行了分析。

关键词 直线电机 高速加工 机床 进给驱动

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基于PLC的新型垂直提升式立体车库控制系统设计 被引量：14

7

作者 易倩颖 叶云岳 郑灼 《机电工程》 CAS 2012年第4期409-412,共4页

为实现机械式立体车库的高效全自动运行,提出了基于可编程控制器(PLC)的立体车库控制系统解决方案。针对以直线电机直接驱动作为横移装置的新型垂直提升式立体车库,首先介绍了该系统的结构和工作原理,接着阐述了其车库控制系统的硬件组... 为实现机械式立体车库的高效全自动运行,提出了基于可编程控制器(PLC)的立体车库控制系统解决方案。针对以直线电机直接驱动作为横移装置的新型垂直提升式立体车库,首先介绍了该系统的结构和工作原理,接着阐述了其车库控制系统的硬件组成和程序编制,最后,进行了立体车库控制系统的运行试验。试验结果证明,该车库控制系统能够安全可靠地运行;且所提供的新型立体车库设计方案是可行的、有效的。 展开更多

关键词 立体车库 直线电机 直接驱动 控制系统

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超精密桌面微细铣削机床的研制 被引量：13

8

作者 张升 程祥 +1 位作者 杨先海 代玉娟 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第1期110-112,共3页

研制了一台适用于微细加工的三轴联动超精密微细铣削桌面机床,采用立式结构,总体尺寸为(610×650×630)mm。从机械结构的整体设计和控制系统搭建两方面对设计的超精密微细铣削机床进行了介绍,并应用有限元对机床进行了分析。机... 研制了一台适用于微细加工的三轴联动超精密微细铣削桌面机床,采用立式结构,总体尺寸为(610×650×630)mm。从机械结构的整体设计和控制系统搭建两方面对设计的超精密微细铣削机床进行了介绍,并应用有限元对机床进行了分析。机床控制系统采用PC加运动控制器的开放式控制系统,配以高精度直线电机以及高分辨率光栅尺构成了全闭环控制系统。最后使用直径50μm螺旋角度为60°的端铣刀在不锈钢304表面上进行的加工实验,验证了研发的桌面铣床的实际加工性能。 展开更多

关键词 微细加工 桌面机床 开放式数控系统 有限元分析 直线电机 全闭环控制

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基于线性矩阵不等式的环形永磁力矩电机的H_2/H_∞静态输出反馈控制 被引量：20

9

作者 孙宜标 金石 王成元 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第15期8-14,共7页

针对直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机易受负载扰动及自身参数变化影响的特点,文中基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI),设计了一个多目标混合H2/H∞静态输出反馈控制器,该控制器可使闭环系统的极点均落在预先选定的... 针对直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机易受负载扰动及自身参数变化影响的特点,文中基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI),设计了一个多目标混合H2/H∞静态输出反馈控制器,该控制器可使闭环系统的极点均落在预先选定的线性矩阵不等式区域D内来实现极点配置。所设计的多目标控制器同时考虑了闭环系统的极点位置和2个重要的鲁棒性能指标(H2和H∞范数),不但保证系统的稳定型和快速性,还使系统对外界及自身扰动具有较强的鲁棒性,在很大程度上解决快速性和鲁棒性之间的矛盾。仿真结果及分析表明,所提出控制器满足高精度直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统对快速性和鲁棒性的要求。 展开更多

关键词 直接驱动 环形永磁力矩电机 线性矩阵不等式 混合H2/H∞控制 静态输出反馈控制 多目标控制

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基于数控机床进给用磁悬浮直线电机摩擦的消除 被引量：8

10

作者 杨霞 李强 +1 位作者 郭庆鼎 张博舒 《组合机床与自动化加工技术》 2005年第7期41-42,45,共3页

文章就传统数控机床移动式加工中,移动部件和静止导轨之间存在着摩擦问题,提出了采用磁悬浮直线电机的这一新方法来消除摩擦,研究分析结果可以实现无摩擦控制,在推进力的作用下,运动体能够实现快速精密定位。

关键词 数控机床 磁悬浮 直线电机

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基于神经网络给定补偿的交流永磁直线伺服系统滑模控制 被引量：32

11

作者 孙宜标 郭庆鼎 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期21-25,87,共6页

针对直接驱动的永磁直线同步电动机 (PMLSM )伺服系统 ,应用滑模变结构控制理论设计了一种具有强鲁棒性的速度控制器。为使系统具有自学习能力 ,削弱滑模控制所引起的“抖振” ,采用基于神经网络前馈给定补偿的滑模控制策略。仿真结果表... 针对直接驱动的永磁直线同步电动机 (PMLSM )伺服系统 ,应用滑模变结构控制理论设计了一种具有强鲁棒性的速度控制器。为使系统具有自学习能力 ,削弱滑模控制所引起的“抖振” ,采用基于神经网络前馈给定补偿的滑模控制策略。仿真结果表明 ,该方案有效地克服了永磁直线同步电机特有的端部效应所产生的推力波动对系统的影响 ,对参数变化及阻力扰动具有很强的鲁棒性 。 展开更多

关键词 滑模变结构控制 复合控制 神经网络 永磁直线同步电动机 直接驱动

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高速大推力直线电机直接驱动进给系统动态性能的分析 被引量：9

12

作者 肖曙红 查长礼 张伯霖 《机床与液压》 北大核心 2007年第5期20-22,共3页

大推力直线电机直接驱动是一种新颖的高速数控机床直线进给系统驱动方式,它将直线电机的定子和动子分别安装在机床床身和工作台上,取消一切机械传动环节,大大提高进给系统的伺服性能,但这种驱动方式对外界干扰非常敏感,机床运行过程中... 大推力直线电机直接驱动是一种新颖的高速数控机床直线进给系统驱动方式,它将直线电机的定子和动子分别安装在机床床身和工作台上,取消一切机械传动环节,大大提高进给系统的伺服性能,但这种驱动方式对外界干扰非常敏感,机床运行过程中切削力甚至进给系统运动部件质量的变化等均是系统的直接干扰。本文根据直接驱动进给系统的控制模型,分析了系统动态刚度的计算方法和主要影响因素,提出了提高动态性能的方法。根据系统的特点,设计动态质量估计器,实现直接驱动进给系统的动态质量在线估计和补偿。对实际系统的仿真分析表明,本文提出的基于系统动态质量在线估计与补偿方法,能大大提高系统的性能。 展开更多

关键词 高速机床 直接驱动 进给系统 直线电机 高速加工 动态特性

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一种改进型ADRC实现的机床进给用永磁直线同步电动机调速系统 被引量：7

13

作者 周振雄 曲永印 +1 位作者 杨建东 刘德君 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第21期2561-2565,共5页

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)这一具有未知强非线性、变量耦合性,存在未建模动态和不确定外扰等特点的对象,提出了一种改进型一阶自抗扰控制器(ADRC)并给出其离散形式,它克服了常规自抗扰控制器非线性状态误差反馈控制律中非线性函数... 针对永磁直线同步电动机(PMLSM)这一具有未知强非线性、变量耦合性,存在未建模动态和不确定外扰等特点的对象,提出了一种改进型一阶自抗扰控制器(ADRC)并给出其离散形式,它克服了常规自抗扰控制器非线性状态误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,同时利用其扩张状态观测器观测系统内部扰动和外部扰动,并进行补偿,实现了PMLSM调速系统的实时动态线性化。仿真对比分析和实验研究表明,这种改进型ARDC实现的PMLSM调速系统具有很好的动态、静态特性及鲁棒性。 展开更多

关键词 机床进给 自抗扰 扩张状态观测器 永磁直线同步电动机 矢量控制

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数控机床用直线式交流伺服电机及其控制策略 被引量：8

14

作者 郭庆鼎 孙艳娜 刘惠严 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2000年第5期34-36,44,共4页

对现有的直线交流伺服电机进行了概述。感应直线交流伺服电机和永磁直线交流伺服电机的结构及其控制策略等进行了阐述，指出了其相应的特点，并对发展我国直线式交流伺服系统提出了几点建议。

关键词 数控机床 控制策略 直线式交流伺服电机

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五相逆变器双电机驱动系统直接转矩控制 被引量：5

15

作者 王伟 张景皓 +1 位作者 程明 史乐乐 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第14期4192-4200,共9页

该文针对五相逆变器双电机驱动系统提出了一种直接转矩控制方法。首先通过传统的直接转矩控制得到两台永磁同步电机的6个相开关状态,其中4个相开关状态直接施加到4个独立桥臂,然后通过权重函数确定公共桥臂的开关状态。该文还分析了电... 该文针对五相逆变器双电机驱动系统提出了一种直接转矩控制方法。首先通过传统的直接转矩控制得到两台永磁同步电机的6个相开关状态,其中4个相开关状态直接施加到4个独立桥臂,然后通过权重函数确定公共桥臂的开关状态。该文还分析了电机性能的畸变情况。实验结果验证了五相逆变器双电机驱动系统直接转矩控制的可行性及有效性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 五相逆变器 双电机驱动系统 直接转矩控制

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一种永磁直线电机驱动X-Y平台精密轮廓跟踪控制策略 被引量：15

16

作者 武志涛 杨永辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第17期4037-4043,共7页

为了解决轮廓误差模型的不准确对循迹系统的影响,提出一种新的轮廓误差模型,该模型利用跟踪误差与进给率等信息定义轮廓误差,是一种改进式的等效切线轮廓误差模型。同时,为了减少直驱式X-Y平台在循迹跟踪过程中产生的轮廓误差,采用了位... 为了解决轮廓误差模型的不准确对循迹系统的影响,提出一种新的轮廓误差模型,该模型利用跟踪误差与进给率等信息定义轮廓误差,是一种改进式的等效切线轮廓误差模型。同时,为了减少直驱式X-Y平台在循迹跟踪过程中产生的轮廓误差,采用了位置PDF控制与轮廓TCC补偿控制相结合的整合式控制策略。PDF控制使位置伺服系统具有较好的鲁棒性,TCC轮廓补偿控制可以对轮廓误差进行实时的补偿。实验结果表明,该文所提出的改进式轮廓误差模型无论是在低进给率或高进给率条件下,都可以实时且有效地计算出循圆跟踪系统的轮廓误差,并使X-Y平台满足高精度轮廓跟踪的要求。 展开更多

关键词 永磁直线电机 直驱X-Y 平台 轮廓误差模型 伺服控制

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直驱泵系统的单神经元PID+前馈控制策略 被引量：15

17

作者 聂松林 李芹 +1 位作者 尹方龙 杨浩 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期821-830,共10页

直线电机驱动柱塞泵(简称直驱泵)系统具有较强的非线性,且系统在运行过程中需要根据不同的流量需求及负载状况改变直线电机的运动状态.传统PID控制策略的控制参数需要人工手动调节且整定后不会随工况改变做出相应调整.针对传统PID控制... 直线电机驱动柱塞泵(简称直驱泵)系统具有较强的非线性,且系统在运行过程中需要根据不同的流量需求及负载状况改变直线电机的运动状态.传统PID控制策略的控制参数需要人工手动调节且整定后不会随工况改变做出相应调整.针对传统PID控制算法控制效果不佳的缺点,提出了一种基于可编程多轴运动控制器(programmable multi-axes controller,PMAC)的单神经元PID+前馈控制策略.单神经元PID+前馈控制以单神经元模块的输出作用律作为控制量的补偿量加入到控制算法中,具有神经网络的学习能力、适应能力和PID控制的广泛适应性.对神经元比例系数K1采用人工调整的配置方式进行改进,使K1可根据误差绝对值自动在线调节并将K1值限定在一个合适的范围内.通过MATLAB/Simulink建模仿真并利用Turbo PMAC运动控制器的“开放伺服”功能在直驱泵控制系统平台对此控制策略进行试验验证.结果表明,在相同情况下,与控制器内建的控制策略相比,单神经元PID+前馈控制策略下系统响应更快、超调更低、跟随误差更小,系统的动态性能和鲁棒性都得到进一步提升. 展开更多

关键词 可编程多轴运动控制器(PMAC) 单神经元 比例-积分-微分(PID) 控制策略 动态系统仿真 直线电机 直驱柱塞泵

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基于遗传算法的直驱XY平台变增益交叉耦合控制 被引量：4

18

作者 王丽梅 庞月 +1 位作者 杜帅 刘春芳 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2011年第5期481-485,共5页

对于永磁直线同步电机驱动的XY平台,轮廓加工精度易受到系统动态非线性、不确定性因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题的影响.为了削弱以上影响,实现XY平台的高精度轮廓跟踪控制,设计了变增益交叉耦合控制器来补偿X、Y轴的耦... 对于永磁直线同步电机驱动的XY平台,轮廓加工精度易受到系统动态非线性、不确定性因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题的影响.为了削弱以上影响,实现XY平台的高精度轮廓跟踪控制,设计了变增益交叉耦合控制器来补偿X、Y轴的耦合误差,并采用遗传算法对其中的PID控制器参数进行寻优,利用基因突变的能力,避免其陷入局部最佳解,从而快速准确地找到全局最佳解,使得系统轮廓误差达到要求的精度范围.理论推导与仿真结果表明,所设计的控制系统能有效提高XY平台的轮廓加工精度. 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 直接驱动 伺服控制 XY平台 遗传算法 变增益交叉耦合控制 轮廓控制 轮廓误差

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基于前馈及反馈补偿的高性能直线伺服系统 被引量：6

19

作者 潘超 左健民 汪木兰 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3025-3029,共5页

数控机床用直线电动机在工作过程中,推力波动、负载扰动和非线性摩擦等各种扰动因素降低了直线伺服的性能。为抑制扰动满足数控机床直线伺服系统速度跟踪性能的要求,在分析永磁直线同步电动机数学模型和各种扰动因素的基础上,引入具有... 数控机床用直线电动机在工作过程中,推力波动、负载扰动和非线性摩擦等各种扰动因素降低了直线伺服的性能。为抑制扰动满足数控机床直线伺服系统速度跟踪性能的要求,在分析永磁直线同步电动机数学模型和各种扰动因素的基础上,引入具有动态递归特性的Elman神经网络,设计出具有前馈及反馈综合补偿效果的复合控制器,不仅可以对各种扰动进行反馈补偿,而且对速度给定信号进行预测前馈补偿控制,提高了直线伺服系统的跟踪精度和响应速度,仿真结果验证了Elman神经网络的动态性能及综合补偿的优点,表明了复合控制方案的有效性和可行性。 展开更多

关键词 数控机床 永磁直线同步电动机 ELMAN神经网络 补偿

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永磁直线进给系统多柔性体机电耦合动力学特性分析 被引量：2

20

作者 宁建荣 夏加宽 +1 位作者 于玲 李铁军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第19期2597-2602,共6页

针对高精度数控机床直接驱动进给系统动力学特性易受机械部件弹性变形、电气系统控制参数影响的特点,从机电耦合角度出发,用有限元法将永磁直线进给工作台进行柔性化,应用拉格朗日-麦克斯韦方程建立直线进给系统多柔性体的机电耦合模型... 针对高精度数控机床直接驱动进给系统动力学特性易受机械部件弹性变形、电气系统控制参数影响的特点,从机电耦合角度出发,用有限元法将永磁直线进给工作台进行柔性化,应用拉格朗日-麦克斯韦方程建立直线进给系统多柔性体的机电耦合模型。结合有限元分析软件ANSYS、动力学仿真软件ADAMS建立直线进给系统多柔性体的机电耦合仿真模型,并对系统进行动力学仿真分析和实验验证。结果表明,工作台柔性化更接近真实的工作情况;电气控制参数对系统动力学特性有显著影响。直线进给系统多柔性体机电耦合模型的建立可为直接驱动系统结构优化设计提供依据。 展开更多

关键词 直接驱动 机电耦合 动力学 永磁同步直线电动机 高精度数控机床

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