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基于双模糊的PMLSM变论域PID控制
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作者 彭军强 蔡志浩 于鸿彬 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第6期64-73,共10页
针对永磁同步直线电机(PMLSM)在运动过程中存在的参数易变化、易受负载突变干扰、非线性、耦合性强等不良特点,提出一种基于变论域模糊控制改进的变论域双模糊比例积分微分(PID)控制策略。在磁场定向永磁同步直线电机数学模型的前提下,... 针对永磁同步直线电机(PMLSM)在运动过程中存在的参数易变化、易受负载突变干扰、非线性、耦合性强等不良特点,提出一种基于变论域模糊控制改进的变论域双模糊比例积分微分(PID)控制策略。在磁场定向永磁同步直线电机数学模型的前提下,结合变论域双模糊控制思想,将伸缩因子α引入模糊PID控制;利用模糊规则,构建输入模糊论域伸缩因子规则表,实现对伸缩因子的实时调整;改变模糊PID控制的输入模糊论域,得到自适应的PID控制输出参数,实现比例、积分、微分参数自调节,并通过MATLAB Simulink进行仿真。结果表明:与传统模糊PID控制和变论域三模糊PID控制相比,变论域双模糊PID控制系统的动态响应速度和鲁棒性都有所提高,在负载由200 N突变到600 N、动子速度由500 mm/s突变到1 000 mm/s的2种情形下变论域双模糊PID控制分别在0.021、0.022 s内调整至设定值,稳定状态下超调量分别小于0.06%和0.03%,优于传统模糊PID控制和变论域三模糊PID控制,显著增强了永磁同步直线电机对于复杂工作环境的适应能力。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机(PMLSM) 磁场定向 变论域双模糊控制 模糊规则 伸缩因子
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绕组分段永磁同步直线电机控制系统研究 被引量:1
2
作者 樊立航 徐立云 《科学技术创新》 2025年第11期62-65,共4页
本文以绕组分段永磁同步直线电机(Winding Segmented-Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,WS-PMLSM)为研究对象,深入分析了电机运行过程中主要电磁参数的变化规律,进而构建了WS-PMLSM变参数数学模型;为提升系统动态响应特性,结... 本文以绕组分段永磁同步直线电机(Winding Segmented-Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,WS-PMLSM)为研究对象,深入分析了电机运行过程中主要电磁参数的变化规律,进而构建了WS-PMLSM变参数数学模型;为提升系统动态响应特性,结合磁场定向控制理论,设计了改进的滑模位置控制方法,并基于MATLAB/Simulink平台构建了完整的控制系统仿真模型。与传统控制策略的对比研究表明:所提出的复合控制方案在位置跟踪精度、速度响应时间等方面均展现出显著优势。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机(PMLSM) 滑模控制 磁场定向控制
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有铁心永磁直线同步电机定位力分析与抑制技术综述
3
作者 吴丽泽 李焱鑫 卢琴芬 《电工技术学报》 北大核心 2025年第24期7918-7935,共18页
有铁心永磁直线同步电机(PMLSM)推力密度高,广泛应用于半导体加工、精密机械加工与自动化加工等需要高性能直线运动的设备,但其推力波动大,给本体设计与驱动控制都带来了挑战。推力波动的主要分量是定位力,因此设计过程中通常将降低定... 有铁心永磁直线同步电机(PMLSM)推力密度高,广泛应用于半导体加工、精密机械加工与自动化加工等需要高性能直线运动的设备,但其推力波动大,给本体设计与驱动控制都带来了挑战。推力波动的主要分量是定位力,因此设计过程中通常将降低定位力作为优化目标。该文首先分析了定位力的特性,在此基础上对比了定位力计算的三种方法:解析法、磁网络法和有限元法,聚焦于这些方法对铁心饱和、齿槽效应和边端效应的处理方式,指出了精度与适用范围;其次围绕本体结构优化和控制补偿两方面综述了定位力的各种抑制方法,分析了本体结构优化时分离抑制法和直接抑制法的优缺点,对比了控制补偿时基于数学模型和观测器的特点;然后针对定位力抑制目前存在的问题和局限性,进一步总结了负载推力波动的抑制方法;最后展望了定位力研究的发展趋势。 展开更多
关键词 永磁直线同步电机(PMLSM) 铁心 定位力 推力波动 抑制技术 优化设计
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永磁直线同步电机推力波动优化及实验研究 被引量:96
4
作者 徐月同 傅建中 陈子辰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第12期122-126,共5页
由边端力、齿槽力及法向吸力引起的推力波动是影响永磁直线同步电机(PMLSM)运动性能的主要因素。通过优化电机动子长度方法降低边端力,采用分数槽结构方法降低齿槽效应引起的齿槽力,利用有限元方法计算PMLSM法向吸力,并采用傅立叶级数... 由边端力、齿槽力及法向吸力引起的推力波动是影响永磁直线同步电机(PMLSM)运动性能的主要因素。通过优化电机动子长度方法降低边端力,采用分数槽结构方法降低齿槽效应引起的齿槽力,利用有限元方法计算PMLSM法向吸力,并采用傅立叶级数进行非线性回归分析,得到PMLSM推力波动统一公式。实验表明PMLSM进给单元推力波动实验值与理论值基本一致。证明了优化理论及分析方法的正确性。因此,在实际应用中,可利用得到的公式对推力波动进行补偿,提高永磁直线同步电机的运动性能。 展开更多
关键词 永磁直线同步电机 推力波动 实验研究 PMLSM 非线性回归分析 运动性能 有限元方法 傅立叶级数 齿槽效应 结构方法 统一公式 进给单元 优化理论 分数槽 理论值 实验值 正确性 吸力 法向 补偿
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交流永磁直线同步电机伺服系统的预见前馈补偿 被引量:12
5
作者 郭庆鼎 郭威 周悦 《电机与控制学报》 EI CSCD 1999年第3期172-175,共4页
介绍了高精度、微进给永磁直线交流同步电机(PMLSM)伺服系统的IP位置控制后,提出了对该系统的最优预见前馈补偿,以提高系统的跟踪性能。为了补偿负载扰动,进一步增强系统的鲁棒性,设计了负载扰动力观测器来进行前馈。仿真... 介绍了高精度、微进给永磁直线交流同步电机(PMLSM)伺服系统的IP位置控制后,提出了对该系统的最优预见前馈补偿,以提高系统的跟踪性能。为了补偿负载扰动,进一步增强系统的鲁棒性,设计了负载扰动力观测器来进行前馈。仿真实验结果证明了所提出方案的有效性。 展开更多
关键词 伺服系统 PMLSM 数据机床 位置控制器
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永磁直线同步电机出入端磁阻力齿槽分量分析 被引量:11
6
作者 司纪凯 汪旭东 +2 位作者 陈昊 袁世鹰 焦留成 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期550-554,共5页
采用有限元法及间接法对PMLSM的动子在出入端时的磁阻力的齿槽分量进行分析。实际物理模型的初级铁心被分解为不含齿槽和包含齿槽但不包括端部的两FEA模型;采用间接法研究PMLSM原始模型及改变PMLSM的端部半填槽槽形后对电机动子在出入... 采用有限元法及间接法对PMLSM的动子在出入端时的磁阻力的齿槽分量进行分析。实际物理模型的初级铁心被分解为不含齿槽和包含齿槽但不包括端部的两FEA模型;采用间接法研究PMLSM原始模型及改变PMLSM的端部半填槽槽形后对电机动子在出入端处磁阻力齿槽分量的影响和变化规律。将分析结果与实验数据进行了比较,验证了方法的正确性及有效性,为PMLSM的性能研究及电机设计提供了理论。 展开更多
关键词 同步电机 永磁直线同步电机(PMLSM) 磁阻力齿槽分量 间接法 有限元法 出入端 端部半填槽槽形
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分段初级永磁直线同步电机提升系统失电保护分析 被引量:7
7
作者 司纪凯 陈昊 +2 位作者 袁世鹰 汪旭东 焦留成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期826-830,共5页
采用有限元法结合运动系统的能量解析式对分段初级永磁直线同步电机(PMLSM)垂直提升系统的失电保护过程的几个阶段进行分析,其实质是PMLSM三相绕组短路时的发电制动过程.上升过程中失电,制动过程可分为3个阶段:减速上行、加速下行、匀... 采用有限元法结合运动系统的能量解析式对分段初级永磁直线同步电机(PMLSM)垂直提升系统的失电保护过程的几个阶段进行分析,其实质是PMLSM三相绕组短路时的发电制动过程.上升过程中失电,制动过程可分为3个阶段:减速上行、加速下行、匀速下行.在这3个阶段中,流过电机绕组的电流和动子速度变化很大,变化程度由负载大小、绕组阻抗及动子永磁体产生的磁场强度等决定.电流和速度的仿真和试验结果验证了失电保护过程分析的正确性. 展开更多
关键词 永磁直线同步电机(PMLSM) 提升系统 失电保护
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基于滑模和重复控制的永磁直线同步电机控制 被引量:8
8
作者 王丽梅 陈吉超 郑浩 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2011年第4期51-54,59,共5页
考虑到永磁直线同步电动机(PMLSM)在重复运行过程中会受到由端部效应引起的周期性推力波动和周期性摩擦力以及其他非周期扰动,为提高跟踪精度,文章提出了一种重复控制和滑模变结构控制相结合的PMLSM跟踪控制策略。设计了二阶滑模速度、... 考虑到永磁直线同步电动机(PMLSM)在重复运行过程中会受到由端部效应引起的周期性推力波动和周期性摩擦力以及其他非周期扰动,为提高跟踪精度,文章提出了一种重复控制和滑模变结构控制相结合的PMLSM跟踪控制策略。设计了二阶滑模速度、电流控制器,用于抑制非周期性扰动。滑模控制率采用超螺旋算法,该算法简单易实现,并且能够有效抑制抖动现象。设计PD+重复位置控制器,用于抑制跟踪过程中的周期性扰动。仿真结果表明该策略具有较高跟踪精度,同时具有响应速度快、鲁棒性强的特点。 展开更多
关键词 PMLSM 二阶滑模控制 超螺旋算法 重复控制
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双重遗忘卡尔曼滤波PMLSM无位置传感控制研究 被引量:5
9
作者 朱军 李香君 +2 位作者 付融冰 吴宇航 田淼 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期672-678,共7页
针对EKF估计PMLSM位置存在模型不精确、噪声统计特性不确定时估计精度不高,且有可能导致滤波发散的问题,提出一种双重遗忘卡尔曼滤波法,它是在EKF的基础上引入自适应渐消因子,实现第一重遗忘,引入Sage-Husa自适应滤波法,实现第二重遗忘... 针对EKF估计PMLSM位置存在模型不精确、噪声统计特性不确定时估计精度不高,且有可能导致滤波发散的问题,提出一种双重遗忘卡尔曼滤波法,它是在EKF的基础上引入自适应渐消因子,实现第一重遗忘,引入Sage-Husa自适应滤波法,实现第二重遗忘。实验表明:该方法不论是同步速度还是负载突变,均按正弦规律递减,负载突变前、后速度稳定误差最大值分别为0.469%、0.943%,最终将稳定在0.167%附近,跟踪效果随仿真时间的加长而更好。 展开更多
关键词 PMLSM 卡尔曼滤波 自适应渐消因子 Sage-Husa自适应滤波 双重遗忘卡尔曼滤波
原文传递
永磁直线同步电机非线性模型的建立及稳态特性分析 被引量:4
10
作者 司纪凯 汪旭东 +2 位作者 袁世鹰 马星河 陈昊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期343-348,共6页
采用解析-有限元混合法获得单初级PMLSM稳态运行时的磁场分布,利用后处理的磁链数据作为PMLSM磁链模型的非线性回归分析样本;采用支持向量机实现对磁链的非线性函数的逼近,改变PMLSM运行工况检验非线性磁链模型的正确性,采用此模型研究P... 采用解析-有限元混合法获得单初级PMLSM稳态运行时的磁场分布,利用后处理的磁链数据作为PMLSM磁链模型的非线性回归分析样本;采用支持向量机实现对磁链的非线性函数的逼近,改变PMLSM运行工况检验非线性磁链模型的正确性,采用此模型研究PMLSM的稳态特性,并对结果进行定性分析,给出合理的解释。在此非线性模型的基础上经过扩展可以得到多初级分段永磁直线同步电机模型。 展开更多
关键词 永磁直线同步电机(PMLSM) 非线性模型 稳态特性 解析一有限元混合法 支持向量机
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DEPSO算法在永磁直线电机结构优化设计中的应用 被引量:3
11
作者 林健 黄家才 +1 位作者 汪木兰 盛党红 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第24期2908-2912,共5页
将传统优化算法应用于直线电机结构优化设计时,传统算法的易早熟与收敛速度慢的缺陷降低了优化效率,并且由于直线电机特有的磁场效应,无法用解析方法准确计算推力波动。为此,提出一种粒子群和差分进化的混合优化算法(DEPSO算法)。该算... 将传统优化算法应用于直线电机结构优化设计时,传统算法的易早熟与收敛速度慢的缺陷降低了优化效率,并且由于直线电机特有的磁场效应,无法用解析方法准确计算推力波动。为此,提出一种粒子群和差分进化的混合优化算法(DEPSO算法)。该算法在粒子进化过程中,利用差分进化的变异、交叉和选择操作产生新的个体最优位置,优化粒子进化方向。将该算法与有限元数值分析相结合,对直线电机结构参数进行了优化。具体实例的试验结果表明,优化后磁阻力峰值显著下降,证明了DEPSO算法对解决此类问题的有效性。 展开更多
关键词 粒子群优化 差分进化 永磁直线同步电动机(PMLSM) 有限元方法 结构优化
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面向芯片封装的直线电机精密定位控制技术研究 被引量:4
12
作者 夏链 仇静 +1 位作者 陆爱明 韩江 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1025-1029,共5页
为提高球栅阵列(BGA)芯片封装设备的封装精度和效率,构建高速高精直线电机运动平台,文章分析了永磁同步直线电机(PMLSM)的构造特点及数学模型,并在此基础上建立了直线电机伺服控制系统模型;采用全闭环伺服控制方式和PID+速度/加速度前... 为提高球栅阵列(BGA)芯片封装设备的封装精度和效率,构建高速高精直线电机运动平台,文章分析了永磁同步直线电机(PMLSM)的构造特点及数学模型,并在此基础上建立了直线电机伺服控制系统模型;采用全闭环伺服控制方式和PID+速度/加速度前馈的复合控制算法,研究复合控制算法对系统控制精度的影响。利用激光干涉仪测量该平台的X轴和Y轴定位精度分别为28.3μm和35.0μm,通过分段线性误差模型对平台的系统误差进行补偿,补偿后X和Y轴的定位精度比未补偿前分别提高了84.8%和77.2%。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机(PMLSM) 芯片封装 开放式运动控制器PMAC PID+前馈控制
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永磁同步直线电机推力波动的模糊预测抑制研究 被引量:3
13
作者 殷红梅 刘永利 +1 位作者 盛定高 汪木兰 《微电机》 北大核心 2019年第7期67-71,共5页
针对永磁同步直线电机(PMLSM)由边端效应等引起的推力波动问题,运用预测函数控制理论(PFC),结合模糊控制算法,建立推力波动抑制补偿模型,设计基于PFC的模糊控制器,运用模糊控制规则及其参数自调整功能实现PMLSM推力波动的有效抑制。最后... 针对永磁同步直线电机(PMLSM)由边端效应等引起的推力波动问题,运用预测函数控制理论(PFC),结合模糊控制算法,建立推力波动抑制补偿模型,设计基于PFC的模糊控制器,运用模糊控制规则及其参数自调整功能实现PMLSM推力波动的有效抑制。最后,通过仿真实验得出,此方法可推力波动抑制率达38.6%,是一种可行的直线电机推力波动抑制策略。 展开更多
关键词 PMLSM 推力波动 模糊控制 预测函数
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基于DSP永磁直线同步电动机驱动垂直运输系统的全数字控制系统的研究 被引量:9
14
作者 付子义 王新环 +2 位作者 张宏伟 司纪凯 张伟 《煤矿机电》 北大核心 2004年第5期73-76,共4页
 提出一种基于数字信号处理器的永磁直线同步电动机驱动垂直运输系统的闭环矢量控制系统实现方案,介绍了系统硬软件结构。该系统以DSP F240为核心,采用功率变换器和驱动电路,实现了全数字PWM控制。实验结果表明,系统保护完善、结构简...  提出一种基于数字信号处理器的永磁直线同步电动机驱动垂直运输系统的闭环矢量控制系统实现方案,介绍了系统硬软件结构。该系统以DSP F240为核心,采用功率变换器和驱动电路,实现了全数字PWM控制。实验结果表明,系统保护完善、结构简单有效。 展开更多
关键词 PMLSM 数字信号处理器 全数字控制
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PMLSM直接推力控制系统研究 被引量:8
15
作者 王海星 封海潮 司纪凯 《微电机》 北大核心 2012年第5期26-30,共5页
直接推力控制(DFC)是在直接转矩控制(DTC)的基础上发展起来的,以其结构简单、推力响应快、控制性能优越、鲁棒性好等特点,受到广泛关注。将直接推力控制引入永磁直线同步电机(PMLSM)的运行性能控制,提高系统的运行稳定性是一个具有研究... 直接推力控制(DFC)是在直接转矩控制(DTC)的基础上发展起来的,以其结构简单、推力响应快、控制性能优越、鲁棒性好等特点,受到广泛关注。将直接推力控制引入永磁直线同步电机(PMLSM)的运行性能控制,提高系统的运行稳定性是一个具有研究价值的领域。在分析直接推力控制原理的基础上,结合所建立的PMLSM的数学模型,对DFC的推力控制和磁链控制进行研究。分析DFC的原理、系统构成,以及实现方法,利用Simulink进行系统建模,并对负载起动后减载、负载起动后加速两种PMLSM运行状态进行仿真。仿真结果验证了所搭建的控制系统模型的正确性和可行性,表明PMLSM直接推力控制具有良好的静、动态性能。 展开更多
关键词 PMLSM 直接推力控制 建模与仿真
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等间距磁极分段PMLSM磁场及其磁阻力分析 被引量:3
16
作者 王明杰 程志平 焦留成 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期74-80,共7页
为减小永磁直线同步电机(PMLSM)的磁阻力,提高其稳定运行性能,依据PMLSM结构特点,采用对每极下永磁体等分段后再等间距依次排列方法减小磁阻力。建立磁极分段的解析模型,用解析法计算等间距磁极分段时的气隙磁密,分析分段数与气隙磁密... 为减小永磁直线同步电机(PMLSM)的磁阻力,提高其稳定运行性能,依据PMLSM结构特点,采用对每极下永磁体等分段后再等间距依次排列方法减小磁阻力。建立磁极分段的解析模型,用解析法计算等间距磁极分段时的气隙磁密,分析分段数与气隙磁密之间的关系。确定合理的磁极分段数与电机齿槽力之间的关系,使不同磁极分段产生的齿槽力相互抵消来减小齿槽力,在此基础上,通过在电枢端部特定位置处添加辅助极铁心方法来补偿端部力。有限元结果分析表明,合理选择分段数可使齿槽力明显减小,且使端部力有一定程度减小,进一步采用辅助极后,很好地消弱了端部力。 展开更多
关键词 PMLSM 磁极分段 磁阻力 齿槽力 端部力
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一种采用同型号电机互为负载的直线电机推力波动测试方法 被引量:2
17
作者 周振宇 周海波 +1 位作者 段吉安 王伟华 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2642-2649,共8页
针对传统推力波动测试方法精度不高、结构复杂的问题,提出一种采用同型号直线电机互为负载来测量直线电机推力(PMLSM)波动的方法。根据直线电机中齿槽效应和端部效应的作用机理,将2套同种型号的永磁直线电机刚性连接互为负载,通过改变... 针对传统推力波动测试方法精度不高、结构复杂的问题,提出一种采用同型号直线电机互为负载来测量直线电机推力(PMLSM)波动的方法。根据直线电机中齿槽效应和端部效应的作用机理,将2套同种型号的永磁直线电机刚性连接互为负载,通过改变电机动子之间的相位差来测量两直线电机叠加推力波动进而得到单个电机的推力波动。首先,通过分析推力波动中定位力和纹波推力与位移速度的关系,建立关于电机动子间位置差、相位差的数学模型,并进行叠加推力波动有限元分析;然后,通过改变动子间相位差进行推力波动测试,研究叠加推力随相位差改变的波动规律;最后,采用数字滤波和傅里叶变换,研究从叠加推力波动信息中精确提取单个电机推力波动的方法,得到与有限元分析结果基本一致的定位力和推力波动波形。研究结果表明:该方法能快速、精确地测量直线电机推力波动,且具有较高的测量精度。 展开更多
关键词 推力波动 定位力 负载 PMLSM
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基于直接转矩控制策略的PMLSM电磁推力控制与仿真 被引量:3
18
作者 殷红梅 姜海林 +1 位作者 汪木兰 杨龙 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2018年第2期113-116,121,共5页
运用直接转矩控制策略对永磁直线同步电机的电磁推力控制进行研究,提出利用电压空间矢量控制初级磁链和次级永磁体磁链,计算定子坐标系上推力和磁链,将结果进行滞环调节,获得逆变器开关状态,实现对电磁推力的控制。设计电磁推力控制系统... 运用直接转矩控制策略对永磁直线同步电机的电磁推力控制进行研究,提出利用电压空间矢量控制初级磁链和次级永磁体磁链,计算定子坐标系上推力和磁链,将结果进行滞环调节,获得逆变器开关状态,实现对电磁推力的控制。设计电磁推力控制系统,运用MATLAB/Simulink工具包PMLSM直接推力系统进行了建模仿真,运用全数字式伺服系统试验平台进行试验论证。结果表明,采用直接转矩控制策略能够对永磁直线同步电机进行有效控制,具有动态响应速度快,鲁棒性好等优越性能。 展开更多
关键词 PMLSM 直接转矩控制策略 电磁推力控制 仿真验证
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永磁直线同步电动机气隙磁场及磁阻力分析 被引量:8
19
作者 王淑红 熊光煜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期824-828,共5页
利用解析和数值2种方法分析计算了考虑边缘效应影响时定子绕组分段、垂直运动的永磁直线同步电动机的气隙磁场和边缘效应引起的磁阻力,得到了较为简便的关于其磁场的求解方法.导出了气隙磁密及由于边缘效应所引起的磁阻力的解析计算公式.
关键词 永磁直线同步电动机(PMLSM) 气隙磁场 磁阻力
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基于DSP28335的PMLSM伺服系统设计与实现 被引量:7
20
作者 陈平 郑俊 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第1期80-83,共4页
文章设计了一套基于TMS320F28335DSP控制芯片的永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制系统。以智能功率模块IPM、高精度直线编码器M-Ⅱ4400和新一代CAS磁通门技术电流传感器为主要元件搭建了一套高性能硬件平台。在DSP控制芯片内实现对PMLSM... 文章设计了一套基于TMS320F28335DSP控制芯片的永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制系统。以智能功率模块IPM、高精度直线编码器M-Ⅱ4400和新一代CAS磁通门技术电流传感器为主要元件搭建了一套高性能硬件平台。在DSP控制芯片内实现对PMLSM定子电流的矢量解耦控制及速度环、位置环的伺服控制算法。实验结果表明该伺服驱动系统实现了对PMLSM的高精高效控制。 展开更多
关键词 DSP28335 PMLSM 伺服控制 磁通门电流传感器
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