滑模变结构控制在直流直线电机定位中的应用

【摘要】： 直流直线电机是一种将电能直接转换成直线运动,而不需中间转换机构的传动装置,适用于高速、低推力、小位移、高精度的定位控制。由于直流直线电机的非线性、参数时变性以及模型不确定等因素的存在,使得其对于控制系统设计上有一定的挑战。而滑模变结构控制是有效的非线性鲁棒控制方法之一,原因在于在滑动模态下,受控系统动态不受系统不确定量以及扰动项的影响。 文中采用理论分析法,结合直流直线电机的力平衡方程式和电压平衡方程式推出直流直线电机的数学模型。主要完成滑模变结构控制器的设计,及系统的滑动曲面的设计,以达到控制的目标。从计算机仿真曲线上,可以很清楚的看到当系统参数不变时,对系统加上各种干扰,则控制器对信号的追踪性能并不会改变太多。在稳定度的数学分析上,发现由于外力的干扰使得稳定条件会产生不确定因子-d。经验证,当d值变大时,可以增加系统稳定范围,可是却会造成切换值的变大,因此完成了设计可控制此现象的改进式滑模变结构控制器。从计算机仿真的图形中,确实证明所设计的改进式滑模变结构控制器具有可改善抖振的优点。 整体而言,本文使用滑模变结构控制器,可以达到轨迹追踪的目的,并由计算机仿真结果可证明滑模变结构控制器对于噪声具有良好的免疫力。另外,所改良的改进式滑模变结构控制器确实对系统高频抖振情况有改善作用,因此使用改进式滑动模态的控制器具有响应速度快、设计简单的优点。

【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM359.4