和传统的旋转电机相比较,直线电机由于没有中间传动装置的特点,使得其具有结构简单、摩擦小、灵敏度高、精度高、速度大小不受到限制等独特的优势。近年来伴随着直线电机制造水平和相关控制技术的发展,直线电机已被广泛地应用于军事武器、工业生产以及生活用品的各个领域,例如磁悬浮列车、高速高精加工、芯片和集成电路制造、高精密仪器等。随着制造业日益朝着高速化、精密化趋势的发展,将来直线电机在生产制造以及日常生活中的应用必然会更加广泛。因此,研究直线电机结构原理和直线电机运动控制技术就显得十分有意义。PID控制技术是一种具有悠久历史的控制技术,凭借操作简单、易实现等优点,现已成为当今工业控制中应用最为普遍也最为成熟的控制方法。众所周知,PID控制器中含有三个需要调节的控制参数(比例、积分、微分系数),实际生产使用中若想得到满意的控制效果就必须对PID控制器的这三个参数进行调节。目前实际生产中PID参数的整定方法大部分为手工整定、基于经验或者基于整定公式算法的整定方法。然而,由于实际的工业控制过程往往是多样化、非线性和瞬变性的,这些方法整定的PID参数系统控制效果往往不能满足要求,尤其对于速度和精度要求都较高的直线电机系统PID控制器整定的效果更是差强人意。本文在建立了直线电机的数学模型基础之上,分析了各种PID控制器参数的整定方法,针对实验永磁直线电机的模型和直线电机系统本身的特点,设计了直线电机的PID控制器,提出利用果蝇优化算法优化直线电机BP神经网络的权值矩阵来实现PID参数的自整定,对实验直线电机建立Matlab/Simulink模型,进行仿真,并将其和传统BP神经网络PID控制参数自整定的控制结果进行比较。传统的直线电机伺服系统通常采用PID位置跟踪反馈控制的方式,但是随着对控制精度的要求不断提高,一般的PID控制由于控制精度的限制、负载扰动等因素的影响,控制效果往往不能达到预期效果。本文针对这种情况提出了自适应“速度+加速度”前馈补偿的复合前馈PID控制策略,即保留了原有PID控制的特性又能充分利用速度前馈和加速度前馈控制的优点,使直线电机能够更好地应用于高速、高精的运动控制中。最后,利用MATLAB/Simulink对实验系统的直线电机建立了带有“速度+加速度”自适应复合前馈的模型,并对直线电机模型的升降速曲线控制效果进行仿真。利用计算机控制的直线电机实验系统进行大量实验,验证了结论的正确性,实现了直线电机系统的复合智能控制。