基于dSPACE的直线电机复合控制算法研究

陈柯 刘云龙 侯明

北京信息科技大学自动化学院，北京 100089

0 前言

由于直线电机不需要中间传动机构，从而更适合用于各种制造精密仪器的场合，根据直线伺服系统和现代高精密设备的发展状况，可知直线电机的控制性能研究变得尤为重要。本文先在Simulink上搭建算法模型，通过仿真效果来验证算法的控制效果，系统地研究被控对象的控制性能以及干扰观测器的观测精度。目前，已有许多论文探讨过直线电机的发展状况，并指出了一些现实存在的问题[1-4]。根据实验室现有的一套dSPACE半实物仿真系统，将仿真中的直线电机部分通过硬件接口替换，使得所研究的控制算法在实物上进行控制，dSPACE实时仿真系统与传统控制算法研究相比，能够实现实时的参数调节且不需要手动将控制算法转换成C代码嵌入实物系统中，大大减少了研发周期，降低了研发成本，已经在工业领域中得以广泛运用。传统PID（Proportion Integral Differential）控制算法已经发展了很多年，其地位在控制领域内无法撼动，最大的优势在于控制算法简单，运用灵活，适用范围广等，最重要的在于该算法的运用不受被控系统的限制，在不知道被控系统具体模型的前提下，该算法仍然可以达到一定的控制效果。在早期的直线电机性能控制领域常常运用PID控制算法。传统PID算法在负载频率响应中最大幅值误差为0.162°，最大相位误差为13.1°，模糊PID算法中对应的误差分别为0.0491°和11.8°[5]。在实际应用中，被控对象通常具有时变不确定性和非线性，而且还会遇到各种复杂干扰，因此，该控制方法在面对实际环境时难以达到理想的效果。……