[发明专利]一种基于滑模变结构的永磁同步直线电机控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信息控制技术领域，特别涉及一种基于滑模变结构的永磁同步直线电机控制方法及装置。

背景技术

永磁同步直线电机是一种能直接将电能转换为直线运动的传动装置，由于不需要中间传动介质，相对于传统的“旋转电机+滚轴丝杠”的传动方式具有显著的优势如：精度高、速度和加速度大且稳定，推力大等。近年来，直线电机得到了飞速的发展并且广泛应用于各种场合，尤其是以高效率和高精度为基本特征的高速加工领域。直线电机以其快速响应和精度等方面的优势而逐渐取代普通伺服驱动系统，但要使直线电机表现出优良的性能，就对控制系统的要求也越来越高。

传统PID控制具有结构简单、输出稳定、易实现等优点而至今被沿用，但在以高速高精、负载扰动大的加工场合，简单PID控制不能达到理想的控制效果。

针对现有技术在高速高精、负载扰动大的加工场合下，控制效果不佳的问题，提出一种基于滑模变结构的永磁同步直线电机控制方法和装置是信息控制技术领域目前急待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出了一种基于滑模变结构的永磁同步直线电机控制方法和装置，通过建立永磁同步直线电机模型，然后建立永磁同步直线电机的整体仿真模块并进行参数调整，接着选取合适的滑模变结构并建立相对应的仿真模块，最终通过滑模变结构控制进行仿真和结果比较，本方案将传统的单一PID控制改为滑模控制，使速度响应更快，超调量更小，且抗干扰能力更强，滑模变结构控制算法简单、鲁棒性好及可靠性高，可以很好的应用于非线性运动控制过程中。

为解决上述技术问题，本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于滑模变结构的永磁同步直线电机控制方法，包括：

步骤一、建立永磁同步直线电机模型；

步骤二、建立永磁同步直线电机的整体仿真模块并进行参数调整；

步骤三、选取合适的滑模变结构并建立相对应的仿真模块；

步骤四、通过滑模变结构控制进行仿真和结果比较。

优选的，上述步骤一中，是根据动力学方程搭建永磁同步直线电机模型。

优选的，上述永磁同步直线电机的动力学方程为：

Fe=Fd+BvV+mdVdt]]>

其中L_d，L_q为直轴和交轴电感，φ_f为直线电机永磁体磁链；V为直线电机的速度；m为电机质量。

优选的，上述步骤一中，进一步包括依据数学模型建立电压和机械模块，根据动力学方程搭建永磁同步直线电机模型。

优选的，上述步骤二中，建立永磁同步直线电机的整体仿真模块，包括但不限于速度和电流环PID控制、SVPWM模块。

优选的，上述步骤二中，进行参数调整以获得各PID控制器的初始参数。

优选的，上述步骤三中，所述滑模变结构控制方案为：

u＝u_eq+u_sw

其中，u_eq＝ne，u_sw＝fsign(s)，故有

一种基于滑模变结构的永磁同步直线电机控制装置，包括模型建立单元、参数调整单元、选取单元及比较单元，通过建立永磁同步直线电机模型，然后建立永磁同步直线电机的整体仿真模块并进行参数调整，接着选取合适的滑模变结构并建立相对应的仿真模块，最终通过滑模变结构控制进行仿真和结果比较。

优选的，上述模型建立单元用于建立永磁同步直线电机模型。

优选的，上述参数调整单元用于建立永磁同步直线电机的整体仿真模块并进行参数调整。

优选的，上述选取单元用于选取合适的滑模变结构并建立相对应的仿真模块。

优选的，上述比较单元用于通过滑模变结构控制进行仿真和结果比较。