基于复合控制的圆筒形永磁直线同步电机位置控制

金朝红，李槐树，宋立忠

（海军工程大学 电气与信息工程学院，湖北 武汉 430033）

1 引言

与“旋转电机＋滚轴丝杆”相比，由直线电机驱动的直线驱动技术省去了中间的转换装置，简化了整个系统，减少了机械磨损，降低了整个系统的噪声。由于直接驱动负载，中间没有缓冲，直线电机对干扰非常敏感，比如摩擦力和负载阻力。对于这些问题，一种方法是估算出这些干扰，然后进行补偿。对于摩擦力，学者们建立了多种模型［1－5］。然而除了粘滞摩擦力的模型比较简单，其他各种类型摩擦力的数学模型都比较复杂，因此基于模型的估算方法效果不甚理想。另外，由于直线电机长度有限，其磁场不封闭，存在边端效应；对于开槽的直线电机，存在齿槽力。这些因素是直线电机推力脉动的主要原因。对于推力脉动问题，学者们首先提出的解决方案是对电机结构进行优化［6－7］。其结果只能尽量减小推力脉动，不能从根本上消除它对动子运动的影响。文献研究表明，直线电机的推力脉动相对于位置的频率是固定的，幅值是动子的速度和位置的函数［8］。据此，文献［8］在前馈控制环节产生一个与推力脉动频率相同的正弦信号，并采用自适应方法在线估算推力脉动的幅值，据此对推力脉动进行补偿。由于幅值的在线估算算法比较复杂，补偿的实时性较差，效果不是很好。对于直线电机伺服系统的稳定性和鲁棒性，学者们提出了很多控制策略，比如迭代学习控制［9］、模糊神经网络控制［10］、自适应控制［11－12］、滑模控制［13］等。……