交流永磁直线同步电机伺服系统的预见前馈补偿.doc

交流永磁直线同步电机伺服系统的预见前馈补偿 伺} 第3卷第3期 1999年9月 位 电机与控制Vol3 Sep NO3 1999 交流永磁直线同步电机伺服系统的预见前馈补偿 e]7～I]t=郭庆鼎1,郭威1,周悦. n础’聍棚”就一 .-r.s 摘要:介绍了高精度,微进给永磁直线交流同步电机(PMLsM)伺服系的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. 关键词:永磁直线同步伺服电机;预见前馈补偿;IP位置控制器 中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1007—449X(1999)03—0172—04 PreviewfeedforwardcompensationofACpermanentmagnet linearsynchronousmotorservosystem GUOQing—ding,GUOWei,ZHOUYue (1ShenyangPolytechnicUniversity,Shenyang110023,China;2Shenyang ArchitectureandCivilEngineeringInstituteShenyang110000,China) Abstract:AfferpresentingIPpositioncontrolforahighprecisionmicro..feedACperma- nentmagnetlinearsynchronousmotor(PMLSM)servosystem,amethodofoptimalpreview feedforwardcompensationforthissystemt0improvethetrackingperformanceispresented TocompensatetheloaddisturbanceandincreasetherobustnessofPMLSMdrivesystem,a disturbanceobserverforfeedforwardcompensationisdesignedSimulationresultsarecarried out Keywords:PMLSM;previewfeedforwardcompensation;IP—positioncontroller 1引言 永磁直线同步伺服电机采用高能永磁体,具有 推力强度高.损耗低电气时间常数小,响应快等特 点:固而,近年来在高档数控机床进给驱动中得到了 应用,成为新一代数控机床的主要标志之一.用于数 控机床中的高精度,微进绐永磁直线同步伺服电 机,由于其跟踪路径预先可知,因此本文提出首先按 照系统动态和静态性能指标将其设计成型位置控 制系统,然后在此反馈控制系统的基础上,利用路径 的未来信息进行最优预见前馈补偿,来达到改善系 统跟踪能力的目的.另外,在高精度微进给数控系统 中,由于负载直接与电机动子相连,负载阻力及质量 的变化和外部扰动将直接地影响伺服系统的性能 同时电机在各种运行状态下的参数变化也将对伺服 系统的性能产生不利的影响固此,为了进一步增强 系统的鲁棒性,对这些不可预见的不确定因素,设计 了最小二乘(RLS)估计器和负载扰动力观测器,以 便更好的估计参数的变化和对负载扰动力实现前馈 补偿 收稿日期:1999—05—3I 基金项目:国家自然科学基垒蚤助项目 作者简介:郭虔鼎,男,沈阳5-业大学电气工程系教授.主要研究方向为交流伺服数控技术鲁棒控制皿智能控制. 郭威(1971一),沈阳工业大学研究生.王要研究方向为伺服系统系统辩识,智能控制 周悦f19砷一),沈阳建筑工程学院教师,现为沈阳工业大学在读研宄生.主要研究方向为交流采硅同步伺服系统系统噼识智能控制 A鲁棒拄制. 第3期交流永磁直线同步电机伺服系统的预见前馈补偿173 时,对参考信号具有很快的响应能力和对负载扰动 亦具有较强的抑制能力0,因此,采用积分一比例IP 位置控制器,如图1所示,其位置调节器是比例环节, 速度调节器是IP环节.由于设计时二者合一,合称 为口位置控制器,其具体设计参考文献【5] S — +r_]一州—————————卜一bl 圈1具有预见前馈补偿和扰动力观测器前馈的m位置控制系统 ①预见前馈补偿,IP位置控制器;@负载扰动力观测器;最小二乘估计器 Fig.1IPpositioncontrolsystemwithpreviewfeedforwardcompensationanddisturbanceforcefeedforward 4对位置的预见前馈补偿的设计 在数控机床中,因其跟踪路径大都是预先可 知,故可