永磁直线同步电动机控制策略研究

【摘 要】通过对直线电动机的原理进行有效的分析和研究，找出直线同步永磁电动机的系统的控制问题，这其中包括经典控制问题、现代控制问题和职能控制问题三个方面，通过永磁直线电动机系统的控制分析，认识发展的现状和未来可能发展的趋势，从中研究目前较为成熟的鲁棒控制系统和滑模结构，对其控制方式进行进一步地描述。

【关键词】永磁直线同步电动机；控制策略；伺服系统

0 引言

随着科技的快速大发展，目前的电动机是以一种直线的较为新型的电动机，电能可以转换成为直线方式的运动，其间不需要有其他转换设备的电磁装置，由旋转的电动机渐渐转的发展过来的。将旋转的电动机按照镜像方式打开，将电动机按照原有的圆周进行系统直线的开展，得到了线性的电动机。直线的电动机的工作原理，与旋转形式的电动机相类似，在相关缝隙中进行有效的磁场效应，而不是进行磁场的旋转，是具有直线性效果的，其方向通过正弦方式进行有效的分布，逐渐平移的磁场效应。与旋转的电动机相互比较，直线的电动机具有几种异步效应感应。直线性电动机和同步的直线性电动机、直流的电动机，以及其他类型的直线的电动机。直线电动机是按照平板型、弧线型、管线型进行有效的分析，对各种类型的直线的电动机，不适合其他方式方法的应用领域。永磁性同步直线的电动机，在效能能指标和定位的精度和速度上，以及效率等方面，比其他的直线性电动机具有更加多的优势，在许多现代化的，具有高精密的直线性驱动的控制管理系统中，永磁直线性同步的电动机是一种具有理想性的直线性伺服电动机，永磁直线性同步电动机的平滑运行，对推力脉动具有不明感，直接使用直线的伺服电动机。

1 交流伺服系统

交流伺服系统是一个具有较高的非线性、强耦合性和复杂的变化性系统，随着系统运行过程中产生了具有不同的程度的干扰，这造成了控制难度的逐渐增大。策略上，基于电机稳态数学模型的电压频率控制方法与开环磁通轨迹控制方法都很难以达到良好的伺服特性，目前大多数应用的是基于永磁电机动态解耦数学模型的矢量控制方法，这是现代伺服系统的核心控制方法。

2 永磁直线性的同步电动机具有的控制方法

经典永磁直线电动机，通过对同步的控制系统进行有效的控制，对非PID的控制器件做一个合理的实验方法，完成有效的控制，在实际的直线性电动机中，伺服的控制系统中得到了广泛的应用。通过对DSP实现直线电动机的PID控制，在直线性电动机中，对系统进行P型的控制，包括对PI型的速度，有效控制器的合理化。PIO控制方法，通过对被控制的相关对象，进行模型参数分析，寻求合理的变化。在鲁棒性能不缺定的时候，通过PID的系统控制，降低整体的耗费时间。因香瓜参数的时间具有一定的互相性，产生一定的影响，造成系统控制难以完成较好的效果。目前的PIO控制，通过与其他的控制相互联系，分析策略之间的相互关系，逐渐形成复合的系统，使其具有一定的智能新型控制，提高复合控制这个系统的整个管理。直线性的电动机是具有多变性的，伺服系统有多变系数，其具有强烈的控制效果，耦合的非线性可以保证系统的控制，人们往往通过转子的磁链，进行定向的矢量定位，保证解耦的控制小姑，消除励磁的控制，实现回路的耦合，推进控制系统的耦合管理，从而可以使控制回路分别受到控制，即预估器可以与其他器件进行互联，实现控制器时间的有效补偿，使控制器的工作时间可以发展，加深时间的滞后效果管理，实现完全性的补偿。这种设计的控制器具有一定的独立性，不需要考虑时间延迟的影响，从而解决直线性电动机的延时问题，保证伺服系统的延时问题，在电力传输系统中，解决延时问题，提高速度测量的滞后问题，及时反馈相关速度滞后的原因，保证整个系统的影响效果。

3 永磁直线性同步电动机的现实控制管理

现代的控制策略，通过对系统进行自我控制，保证自适应能力的有效控制。鲁棒控制问题，预见性控制问题，滑模变结构控制问题，三者之间有一定的相关作用。

3.1 常见的（自觉适应）的控制系统

自觉适应是一种相互结合的理论，将反馈的控制辨识，研究相关理论。通过控制性能指数，完成最大化控制指标。通过有效的控制调节，保证对象系统的调整，完成基于现代的理论控制系统，对状态空间进行管理和控制。目前，较为成熟的模型可以很好的完成数据校对，其相关参考具有自觉适应的控制能力，具有自我校正的系统管理。通过对自觉适应系数的分析，完成系数的调整，保证稳定化系统的相关误差，渐渐的趋于零，保证系统自觉的适应的速度。因此，通过对直线性电动机的控制，伺服系统可以完成模型直线性分析，有效的直线性电动机的模式控制，从而实现电动机的相关参数的逐渐变化。但对于具有高频系数的干扰问题，没有较好的干扰显示效果。

3.2 常见的的控制管理系统

鲁棒的控制管理是对模型进行研究，通过各种不确定因素研究完成系统控制，控制系统的各项性能指标，从而保证扰动下的敏感程度。鲁棒控制理论具有较为多的实验，实现实验结构分析，保证实验结果的准确性，鲁棒具有合理的控制管理，鲁棒的最高控制可以有效的处理，完成系统的扰动问题，从而计算函数确定传递数据，使最大范围数可以进行一定的限制，设计出的控制其可以对抑制扰动产生良好的效果。

在实验中通过对鲁棒的最大控制，保证其应用效果，在不确定性的时变性完成伺服系统，保证其有效的控制。这种方法是具有多级反馈的，在结构上对多环进行反馈，通过反馈的补偿问题，提高解决的负载性的扰动。在控制的策略管理上，采用鲁棒的最大性控制，完成标准的策略管理，从而保证整个系统的参数测量，完成不确定性的相关问题，对于不确定性的外部扰动，具有较为良好的抑制效果，将时变的相关参数进行控制，对不确定性的系统的最大值进行控制，转换为一个等价的系统管理，具有的参数的不确定造成了线性传递，是不变的系统管理控制。图1表示的是系统的结构图，其中1/（MS+D）是电动机的标称模型，D为粘滞摩擦的系数，KT为推力的系数，M是动子产生的质量，KS是位置的调节器，KI是积分项的系数，而K是最大控制器。预见控制是通过对目标值的检测，对干扰信号情况进行控制，使目标值、被控制量可以偏差值降低，误差逐渐变小。预见控制的伺服系统中的一种，是在普通的系统中的基础，通过对未来的信息分析，进行有效的反馈，对补偿问题构成极大数值降低，减小了目标的控制值，保证了被控制的数量，其相位具有一定的延迟作用，使被控制量不能进行系统追踪，可以在没有延迟状态下，完成时变系统的跟踪。

滑模的变的非线性控制是一种特殊的控制，其本质是具有一类的特殊性问题，非线性控制不具有联系性，使非线性表现为控制下的不连续性效果。由滑动模块进行设计，与控制的对象数据无关，即与相关参数和扰动情况无关，使滑动模块可以具有结构控制，完成快速响应效果，对相关参数统计不足，对扰动变化不敏感，不需对线性系统分析，辨识和设计。因此，通过在直线性电动机，伺服系统中的分析，得到良好的控制应用方式，在滑模变结构控制的抖阵控制中就是一个重要问题。通过对滑模的现象的控制，可使系统的相关参数发生变化，外部的扰动性具有一定的数据特点，完全的自觉适应，可以保证系统的有效性，大大的降低了推力的纹波效率，对系统的抖阵，在滑动模态中对进度进行控制，实现积分的链接，进一步降低系统的抖阵，保证系统的整体性，完成系统的稳态状态，防止产生误差，从而实现电动机结构控制，对于永磁的直线性同步电动机，保证个滑模结构的控制。图2是电流内部的电流控制，是跟踪控制的系统，合理的对动子电流进行分析，使矢量和定子的磁场交换，完成空间上相关数据的分析，从而令电流的去磁分量为零。

通过对不连续的项来抑制，在滑模变结构控制中，对扰动的影响和参数进行分析。因此，在不连续的幅值变化中，对最小变化进行扰动量分析，随着参数的检测，对电流的增加进行控制。如果对扰动进行观测，及时补偿，就可以降低幅值，保证控制的不连续的幅值数据。直线性伺服的电动机的端口，具有效应力、推进力，会对系统产生一定的影响，端效应的产生影响推力纹波的快速变化，造成数据较为缓慢，通过设计出相关的检测数据，对观测器的负载进行推力，保证推力的扰动情况，进行动态观测。由于滑模变结构控制的方法，存在一定的回避抖阵，通过扩展滑膜观测器从而是实现对于所需分子的速冻、负载动力和加速度的控制，从而保证现行化和滑膜观测器完成非线性闭环系统的稳定性。

3.3 智能控制的策略

智能控制是基于数字模式的分析，研究数字模式，寻求合理的目标控制，找出实际的解决办法，是数字系统，解析和知识分析，系统的广义系统模型，是智能控制人脑思维，具有非线性特点的控制方法，可以对环境进行系统控制，保证对象、环境的准确性，系统进行多方位的控制，在直线电动机伺服系统中较为成熟的应用是模糊控制、网络控神经制。

模糊控制是以工程人员的工作经验，加上模糊逻辑推力，以计算机实现的一种控制，具有不依赖控制对象的使用原则，较为广阔的使用范围，突出线性时变的优势，对非线性负载进行鲁棒处理，模糊控制的硬件芯片已经商化，实用性高。对非线性和时变负载有一定的鲁棒优势。例如，对于直线性电动机，以非线性的系统控制，加强变化负载的效果，将模糊控制系统、PID控制系统，显示系统的模糊，进行控制方法的分析，从而确立其优势，模糊控制系统的方法，提高智能性工作方式，对传统的模糊系统，控制其策略，加深控制的规律，加大工作人员的相互配合，完成系统的整体过程，控制精度的低发展。目前的直线性系统，在控制的过程中，完成对模糊系统的控制，加深系统的应用，加强其他控制系统的应用效果，控制相互的符合。例如，将自觉适应的模糊系统，控制其混合的模糊控制、使其具有较为充分的使用效果，通过加深对于PID系统的控制、混合模糊控制各有其自身的特点，在直线性伺服系统中，完成系统的有效控制，提出给予的模糊系统推理方法，控制自觉检查的PID系统控制，分析结果，证明可以更好的完成适应的环境，保证系统的变化，从而满足工作化发展，在工作过程中，对伺服电动机进行管理。利用遗传诉法，对离线进行优化设计管理，从而得到最优的相关参数，从仿真程序系统中，有效的得出参数的优化系统控制，保证模糊系统的稳定性、优质性和系统管理性。基于模糊性的自觉交流管理，对直线性系统的滑模系统进行控制，可以过对模糊自觉学习规划，研究适合实际系统的发展的，具有不确定性因素的，控制其在线的学习，对滑的模切换控制方向、幅值需要进行实时的控制，从而大大的降低滑模系统的抖阵。神经网络具有存储功能，可以对信息化分布的存储、通过并行的处理，非线性逼近完成自觉学习的特点，在直线伺服控制领域有明显的应用前景。通过对传统的PID系统分析，以神经网络的电动机相关参数，进行系统在线辨识、跟踪，通过对磁通、转速的控制器，完成自适应调整。结合的模型参考数据，自觉适应控制效果，将神经网络的控制器应用与控制器，具有用于自觉的应速度控制器，将非线性神经网络控制和滑模控制系统结合起来，构成双自由度的控制，从而有效解决直线伺服系统跟踪性能问题，鲁棒性能问题，二者之间的矛盾。与小波技术结合，通过鲁棒小波神经元的控制，对单纯采用神经网络化学习的速度进行缺陷控制，保证控制系统的稳定性、能动性和自学速率等等。除了模糊控制和神经网络控制系统外，将智能控制应用于直线伺服系统的研究是未来需要专家系统研究的问题。

3.4 直线性同步电动机的未来发展

直线性同步电动机的系统，在国内外的研究中寻求高性能直线电动机伺服控制策略那就方面的各类数据和实际例证，提出具有合理建设性意义的思路，从而提出一些具有实际应用方面的成果。伴随着控制对象的复杂程度，加深控制要求，采用单一的控制策略已经不能够完成控制策略，加深永磁直线同步电动机的控制策略分析，从而更好的完成未来控制策略，保证控制策略的有效控制。

采用现代的控制方式，例如，鲁棒控制系统方式、滑模变系统结构的控制，对直线性电动机系统的非线性问题控制，保证系统环境的抗干扰能力得到有效的控制，保证二者有效的结合，保证其实际的应用价值。加深智能控制的控制管理，对具有复杂的对象的分析，以新的系统控制方式，解决相关思路方法，完成系统的有效控制。将智能系统控制与其他方式相结合，保证其他的控制系统方法的有效结合，形成变化更加合理、加深优质的直线性系统维护。随着20世纪的到来，未来的高效数字信号系统，微电路集成系统，专用电路的相关系统技术，三者的综合发展，带动系统性策略管理，有效的实现具有坚实的理论和丰富的知识基础的技术系统。直线性电动机可以用于交通管理，发挥其优质的控制管理体系，以优质的交通规划管理形式，完成交通管理的控制。高精度的特点保证了精度要求高的加工领域的技术发展，从而更好的完成相关应用效果。在整个发展过程中需要提高技术水平，以优质的控制完成技术系统控制，保证控制方法的有效解决，针对不同环境，不同条件，不同系统，完成对于系统的运用，从而保证技术的有效发展，以控制对象为管理理念，加深系统管控的相关方式，保证目标的有效实施性，完成控制设备的管理，提高直线性电动机的系统分析。

4 结语

综上所述，通过对直线性同步电动机的控制进行数据的介绍和分析，对交流伺服系统，自觉性的控制系统、鲁棒的管理控制系统、非线性结构控制系统、智能控制系统的分析，从而认识到系统的有效性，从中研究出各类管理电动机的策略控制的方法，研究策略控制之间是如何通过协同完成电动机的有效控制，保证实际永磁直线同步电动机的管控效率，加快高效率、智能化系统管控，在鲁棒的管控系统控制中，在滑模结构的变化系统中，认识到系统控制的优质性，从而寻求更加适合目前直线电动机控制的有效策略方法，应用与实际的目标控制，从而保证设备对于实际的应用方法的实施，保证实际设备的有效应用策略控制方法的实现，保证策略控制的有效开展，从而完成对于永磁直线同步电动机的研究任务。

【参考文献】

[1]焦留成.永磁直线同步电动机特性及控制[M].科学出版社，2014.

[2]任志斌.电动机的DSP控制技术与实践[M].中国电力出版社，2012.

[3]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京航空航天大学出版社，2011.

[责任编辑：薛俊歌]