【摘 要】
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可控励磁直线同步电动机在运行过程中,不需要电磁铁多点支撑,具有无摩擦、无磨损等优点,通过励磁电流控制垂直方向的电磁吸力,将平台悬浮在导轨上,可以满足高精度数控机床对高定位精度和高速度的要求,应用前景广泛。针对磁悬浮系统本身非线性、强耦合和易受外部扰动影响的特点,需要合适的控制策略来提高可控励磁直线同步电动机控制系统的稳定性与控制精度。本课题在国家自然科学基金项目:“可控励磁直线同步电动机磁悬浮进给
【基金项目】
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The National Natural Science Foundation of China: "Research on the Operation Mechanism and Control Strategy of Magnetically Levitated Feeding Platform for Controllable Excitation Linear Synchrono
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可控励磁直线同步电动机在运行过程中,不需要电磁铁多点支撑,具有无摩擦、无磨损等优点,通过励磁电流控制垂直方向的电磁吸力,将平台悬浮在导轨上,可以满足高精度数控机床对高定位精度和高速度的要求,应用前景广泛。针对磁悬浮系统本身非线性、强耦合和易受外部扰动影响的特点,需要合适的控制策略来提高可控励磁直线同步电动机控制系统的稳定性与控制精度。本课题在国家自然科学基金项目:“可控励磁直线同步电动机磁悬浮进给平台运行机理与控制策略研究（项目批准号:51575363）”资助下,以磁悬浮进给平台为应用背景,研究在外部不确定性扰动下,直线电动机磁悬浮系统控制问题。论文主要研究内容如下:（1）研究直线同步电动机磁悬浮系统的运行机理,建立数学模型。根据直线电动机驱动的磁悬浮进给平台的结构,分析水平方向与悬浮方向的运行机理,搭建数学模型,推导电磁推力与磁悬浮力的解析表达式,结合运动方程,建立磁悬浮系统的状态空间模型。（2）设计基于RBF神经网络的直接自适应控制器。用悬浮高度的跟踪误差和误差的变化量构造误差函数,设计直接自适应理想控制器并采用RBF神经网络对其进行逼近。设计自适应律来估计神经网络理想权值,对误差函数的变化率构造二次型Lyapunov函数,利用Lyapunov稳定性理论证明系统稳定。通过MATLAB对控制系统进行计算机仿真,并与自适应模糊滑模控制器和PID控制器比较稳态和动态性能。（3）磁悬浮控制系统硬件电路与软件设计。硬件电路设计包括主电路,控制电路和检测电路。设计桥式可逆PWM变换主电路,通过调节占空比改变输出电压的平均值,调节励磁电流从而改变磁悬浮力。设计以TMS320F28335为核心的DSP最小系统电路,包括设计3.3V和1.9V的双电源电路,带手动复位端TPS3828-3.3的复位电路,以及设计DSP标准接口JTAG接口电路。设计包括位置采样和电流采样的采样电路。软件设计包括主程序设计和中断服务子程序设计。主程序实现DSP系统初始化以及对中断服务子程序的调用与循环。中断服务子程序实现信号采样、A/D转换、控制算法实现以及产生PWM控制信号。建立直线同步电动机磁悬浮系统的实验平台,对磁悬浮控制系统进行部分实验研究。
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