永磁同步直线电机控制新方法
永磁直线同步电机的控制方法研究
永磁直线同步电机的控制方法研究第一章永磁直线同步电机的基本原理永磁直线同步电机是一种新型的电力驱动装置，其具有高效率、高功率密度、高性能等优点，因此，它在现代工业中得到了广泛应用。
所谓永磁直线同步电机，是一种基于磁场耦合实现运动的机器。
它由转子和定子两部分组成，其中，转子部分集成了永磁体和电枢，定子部分则包括绕组和电枢导线。
当电流通过定子绕组时，它会产生一个旋转磁场，同时，永磁体也会发出一个静态磁场，两者相互作用，就会产生旋转力矩，从而驱动转子旋转。
第二章永磁直线同步电机的控制方法永磁直线同步电机的控制方法主要分为两种，一种是基于PWM调制的矢量控制方法，另一种是基于反电动势（back electromotive force，简称EMF）的电流控制方法。
2.1 基于PWM调制的矢量控制方法这种控制方法是将电机运动学模型和电机电学模型相结合。
在运动学模型中，计算出电机的力矩、转矩、电流和角速度等物理量，然后在电学模型中，将计算出的物理量转化为电学量，然后通过调节PWM波形的占空比来控制电机的运动。
这种控制方法通常被称为矢量控制。
2.2 基于EMF的电流控制方法这种控制方法是基于反电动势的原理。
在永磁直线同步电机中，当电机转动时，会在定子绕组中产生一个反电动势，该反电动势可以被用来确定电机的转速和位置。
因此，在使用这种控制方法时，我们只需要通过调节电流大小，就可以实现对电机的精确控制。
这种控制方法通常被称为电流控制。
第三章永磁直线同步电机的应用领域永磁直线同步电机作为一种高效、高精度的驱动系统，在现代工业中得到了越来越广泛的应用。
其中，应用最广的领域就是机床制造、自动化装备、电力工业、航空航天和新能源汽车等领域。
3.1 机床制造在机床制造领域，永磁直线同步电机通常被用于高速切削和高精度加工，由于其具有高速、高转矩、低惯量和低噪声等特点，因此能够满足这些要求。
3.2 自动化装备在自动化装备领域，永磁直线同步电机能够用于运动控制和工作台控制。
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机的控制方法通常有以下几种:
1. 矢量控制：通过对永磁同步电机的电流和转子位置进行精确控制，实现精准的转速和转矩控制。
控制系统中包含了速度闭环和电流闭环控制，能够实现较高的响应速度和稳定性。
2. 直接转矩控制(DTC)：在矢量控制的基础上，直接对电机转矩进行控制，通过实时监测电机状态和转矩需求，调整电机相电流和振幅，从而实现转矩控制和动态响应调节，避免了传统的速度环节和PI控制器，提高了系统的动态性能。
3. 感应机同步转矩控制(ISDT)：利用感应机的电流矢量和同步电机之间的转子位置误差，实现对同步电机的转矩控制。
通过对比感应机和同步电机电磁转矩的误差，并根据误差进行调节，以实现精确转矩控制。
4. 滑模控制：利用滑模控制器，通过对滑动面进行设计，将同步电机的速度和位置误差纳入控制范围，实现速度闭环控制和稳定控制。
滑模控制方法具有较强的鲁棒性和快速响应特性，适用于对永磁同步电机的高性能控制要求。
5. 直接自适应控制(Direct Adaptive Control，DAC)：基于模型引导技术，根据电机特性建立适应器模型，通过实时修正控制器参数，使得控制器能够自适应地处理电机的变化和非线性特性，以实现精准控制。
《2024年永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究》范文
《永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究》篇一一、引言随着现代工业的飞速发展，高精度、高效率的控制系统成为了各领域研究的热点。
永磁同步直线电机（PMLSM）以其高响应速度、高效率、高精度等优点，在数控机床、精密制造等领域得到了广泛应用。
因此，研究永磁同步直线电机伺服系统的控制策略，对于提升系统的整体性能具有重要意义。
本文将详细探讨PMLSM伺服系统的控制策略，并通过实验研究验证其有效性。
二、永磁同步直线电机的基本原理永磁同步直线电机是一种基于电磁感应原理的电机，其工作原理与旋转电机类似，但结构更为简单，运动方式为直线运动。
PMLSM的定子部分安装有多个线圈，通过电流的通断来产生磁场；而转子部分则由永磁体构成，无需额外供电即可产生磁场。
当定子线圈中的电流发生变化时，会与转子的磁场相互作用，从而驱动电机直线运动。
三、控制策略（一）传统的PID控制传统的PID控制策略是最常用的伺服系统控制策略之一。
该策略将系统期望值与实际输出值进行比较，计算出偏差并进行比例（P）、积分（I）和微分（D）运算，得到控制量对系统进行调节。
在PMLSM伺服系统中，PID控制策略可以有效地减小系统误差，提高系统的稳定性。
（二）模糊控制策略模糊控制策略是一种基于模糊逻辑的控制方法，适用于具有非线性、时变和不确定性的系统。
在PMLSM伺服系统中，由于系统参数的变化以及外部干扰等因素的影响，系统可能存在非线性和不确定性。
因此，模糊控制策略可以通过建立模糊规则库，实现对系统非线性和不确定性的有效控制。
（三）混合控制策略为了提高系统的整体性能，常常将传统PID控制和模糊控制相结合，形成混合控制策略。
该策略综合了两种控制策略的优点，既能够保持系统的稳定性，又能够提高系统的响应速度和精度。
在PMLSM伺服系统中，混合控制策略能够有效地减小系统误差，提高系统的动态性能。
四、实验研究为了验证上述控制策略的有效性，我们搭建了PMLSM伺服系统实验平台，并进行了实验研究。
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机是一种常见的电动机型号，具有高效、能耗低等优点，在不少领域广泛应用，如空调、洗衣机、汽车等。
为了使电机工作更加稳定、可靠，需要对其进行控制，本文将介绍几种常见的永磁同步电机控制方法。
一、矢量控制方法
矢量控制方法也称为矢量调速，是对永磁同步电机进行控制的一种较为复杂的方法。
通过对电机的磁场和电流进行精细控制，可以实现电机速度和转矩的精准调节。
具体实现时，需要提取电机转子位置，进行磁场定向控制。
二、直接转矩控制方法
直接转矩控制方法是对电机电流进行直接调节的方法，可以实现对电机转矩的调节。
该方法操作简单，但控制效果较为粗糙，容易造成电机振动和噪音。
三、电压向量控制方法
电压向量控制方法通过调节电机的电压和相位，控制电机的速度和转矩。
该方法比直接转矩控制方法更加精准，但控制难度较大，计算量较大。
四、滑模控制方法
滑模控制方法是近年来发展的一种新型控制方法，可以实现低成本、高效率的电机控制。
该方法借助滑模变量实现对电机转速和转矩的控制，具有控制精度高、响应速度快等优点。
五、解析控制方法
解析控制方法也是近年来发展的一种新型控制方法，该方法是通过解
析电机的动态特性，设计控制器实现对电机的精准控制。
该方法适用于大功率电机控制，但计算量较大，难度较高。
以上是几种常见的永磁同步电机控制方法，不同的方法具有不同的特点和适用范围，需要根据实际情况选择合适的控制方法。
随着科技进步和工业发展，永磁同步电机控制技术也将不断进步和发展。
永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究
永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究永磁同步直线电机（Permanent Magnet Synchronous Linear Motor，简称PMSLM）作为一种新型的线性电机，具有结构简单、功率密度高、运动精度高等优点，在自动化设备领域得到了广泛应用。
为了满足不同应用场景对于运动控制的要求，不同的控制策略和方法被提出并进行了实验研究。
PMSLM的控制策略主要包括传统的经典控制方法和基于现代控制理论的高级控制方法。
在传统的经典控制方法中，比较常用的是PID控制方法。
PID控制器根据误差信号，即设定值与实际值之间的差距，通过调整控制器输出来实现对电机的控制。
PMSLM的电流、速度和位置控制均可以采用PID控制器。
在PMSLM的电流控制中，通过测量电机的电流值与设定的电流值之间的差距，并通过控制器的输出控制电流控制环节，从而实现对电机电流的闭环控制。
由于永磁同步直线电机具有响应快、精度高的特点，在电流控制上采用PID控制器能够有效地实现对电流的控制。
PMSLM的速度控制是通过测量电机的速度值与设定的速度值之间的差距，采用PID控制器来实现对电机速度的控制。
通过调整PID控制器的参数，可以实现对电机速度的精确控制。
在速度控制中，也可以采用模型预测控制（Model Predictive Control，简称MPC）方法。
MPC方法通过建立电机的数学模型，预测电机的未来状态，并通过优化控制目标对电机进行控制，具有较好的控制效果。
PMSLM的位置控制是通过测量电机的位置值与设定的位置值之间的差距，采用PID控制器来实现对电机位置的控制。
所使用的PID控制器可以是位置式的PID控制器，也可以是增量式的PID控制器。
通过调整PID控制器的参数，可以实现对电机位置的精确控制。
除了PID控制器，还可以采用模糊控制、神经网络控制等高级控制方法对PMSLM进行位置控制。
针对PMSLM的控制策略，实验研究也是必不可少的。
永磁同步电机控制策略及其应用
永磁同步电机控制策略及其应用永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是新一代高效、节能、环保的电机。
因其高效能、高功率密度、小体积、小惯量等特点，它近年来在各个领域得到了广泛的应用。
为了实现高效、稳定、快速响应的控制，PMSM需要不断的探索与优化其控制算法。
本文将探讨永磁同步电机控制策略以及其在工业生产和汽车制造等领域的应用。
一、永磁同步电机控制策略1. 矢量控制矢量控制是目前应用最广泛的永磁同步电机控制策略。
它是一种既能够控制电机的电磁转矩，又能够控制电机的磁通的控制方法。
矢量控制可以使永磁同步电机在不同负载和转速下保持稳定的工作。
2. 直接转矩控制直接转矩控制是一种以控制电机转矩为基础的控制方法。
直接转矩控制的优点是反应快、精度高，但是其要求系统的传感器精度和响应速度都很高，成本较高。
3. 基于通量观测的控制基于通量观测的控制是一种通用的控制方法。
它通过对电机的磁通进行观测，从而实现了对电机的控制。
它通过传感器、观测器和闭环控制器三个部分构成。
二、永磁同步电机在工业生产中的应用随着工业化的迅速发展，各种机器设备都在不断地改进升级，工业生产中的永磁同步电机也得到了广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景。
1. 机床加工永磁同步电机在机床加工中的应用已经成为一个趋势。
它可以实现高精度加工、高速切削、扭矩大输出平稳等特点，能够满足机床高质量高效率的加工需求。
2. 电动汽车永磁同步电机电动汽车是未来汽车行业的重要发展方向。
它可以实现高效、低能耗、低碳排放等优点。
相较于传统的内燃机汽车，永磁同步电机电动汽车具有更高的能量利用率。
3. 风力发电永磁同步电机风力发电技术已经成为风能转化的主流技术之一。
在风力发电场中，永磁同步电机可以实现对风轮的控制，将风能转化为电能。
它可以实现高效稳定的风力发电，具有很高的经济效益。
三、永磁同步电机在汽车制造等领域的应用1. 汽车底盘系统永磁同步电机在汽车底盘系统中的应用也越来越广泛。
基于能量整型方法的永磁同步直线电机位置控制
基于能量整型方法的永磁同步直线电机位置控制
永磁同步直线电机（Permanent Magnet Synchronous Linear Motor，PMSLM）是一种将永磁同步电机应用于直线运动的
电机形式。
位置控制是PMSLM的重要控制任务之一，在基于能量整型方法的控制策略中，可以采用以下步骤进行位置控制：
1. 系统建模：首先，需要建立PMSLM的动态数学模型，包括机械和电气方程。
这将提供电机的动态特性和控制输入之间的关系。
2. 控制策略设计：基于能量整型方法，可以设计控制策略来实现位置控制。
其中一个常用的策略是通过能量积分来实现控制，即通过实时测量和积分电机输入功率来控制位置。
3. 位置估算：为了实现位置控制，需要估算电机的位置。
可以使用编码器、霍尔传感器、视觉传感器等测量设备来获取电机的实时位置信息。
4. 控制器设计：根据位置估算的结果和控制策略，设计一个控制器来产生合适的电机输入电流或电压，以实现精确的位置控制。
可以采用PID控制器、模型预测控制器等。
5. 实时控制：将控制器与PMSLM连接起来，并通过实时反馈来实现位置控制。
实时控制可以通过硬件电路或者软件算法来实现。
需要注意的是，基于能量整型方法的控制策略可能需要对电机
和系统进行参数调整和校准，以达到更好的控制性能。
此外，根据具体的应用需求，还可以采取其他控制策略，如模糊控制、自适应控制等，以提高位置控制的精度和稳定性。
如何控制永磁同步电机
d
N O
is
q
e 90
S
A
c dq坐标系旋转后
磁定位法即是给定子通e 90 的电流矢量，从而使a轴、d轴、
轴重合，实现转子的初始化定位。
2.基于磁定位原理的摄动定位
磁定位法可以精确实现转子的初始定位，但可能造成转子较大幅度的 转动，这在有些机械设备上是不容许的。
基于磁定位原理的摄动定位方法：给定子通以 id 0 iq is 方向为e
第三步：计算三个比较器的占空比
根据各相位置，分配三个比较器的占空比，如下表所 示。
最后，将taon、tbon、tcon送入DSP的比较寄 存器，由DSP的硬件电路输出六路PWM脉冲给电 机驱动板驱动电机运转。
一 控制方式 二 SVPWM产生原理 三 转子初始化定位
三 转子初始化定位
转子初始位置信息是电动机正常起动运行的前提， 也是控制算法正确实施的必要条件。若转子初始 位置检测失误，会严重影响到以后对转子位置的 计算，以致无法正确完成关于电机控制的其他一 系列算法，将造成电机运转的紊乱并使之无法进 入正常的运转状态。通常采取的方法有:
的电流矢量，电动机在上述电流矢量的作用之下开始旋转，通过编码 器脉冲信号可得到电机的转动方向，一旦检测到编码器脉冲数有变化， 便立即封锁PWM输出，转子的位置改变很小，而根据电机转向和给 定的电流矢量就可以大致确定电机转子的位置。接着改变电流矢量方 向 ，使e 给定的电流矢量更接近电机转子的磁极，再检测电机的转 向，通过转向来实现对转子初始位置的定位。
iq
is
id e
0
当给电机定子通如图所示的is电流矢量时 id is cos(e )
iq
为：Te 1.5 pis sin(e )
永磁同步电机控制策略
1 2
0
3
i
2
i
3 2
id iq
cos sin
sin i
cos
i
i i
cos sin
sin id
cos
iq
SVPWM产生原理
SVPWM 是空间电压矢量 PWM 波产生 ，它具有电压利用率高、低谐波成分、开 关次数少和功率管功耗小等特点。同时， SVPWM 还能很好的结合矢量控制算法 ，为矢量控制得实现提供很好的途径，以 最大限度的发挥设备的性能。因此被越来 越多的变频设备所采用。
谢谢！！！
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如果向量如图所示位置则：
V V1V 2
V V (110)T1 V (100)T2 V (000)T0
T T1 T2 T0
T1 ：V(110)状态的导通时间
T2 ：V(100)状态的导通时间 T0 ：零向量的导通时间 T ：采样周期
从一个空间电压矢量旋转到另一个矢量的过程中， 应当遵循功率器件的开关状态变化最小的原则，即 应只使一个功率器件的开关状态发生变化，这样可 以尽量减少开关损耗。在零矢量的插入上，有两种 方法处理，下图所示为在区域1中以两相调制方法 形成的SVPWM波形图。
矢量控制原理图
永磁同步电机矢量控制系统结构框图
坐标变换图 abc三相定子电流，经过claeke变换为 坐标系，在经过park变换为dq坐标
Clarke变换与逆变换
i i
2
1
3 0
1 2 3 2
1 2 3 2
ia ib ic
Park变换与逆变换
ia ibic 源自12 31 2
电压空间矢量SVPWM技术的基本原理： 电压矢量与磁链矢量的关系: 当用三相平衡的正弦电压向交 流电机供电时，电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定，并 以恒速旋转，磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转磁 场(磁链圆)。因此如果有一种方法，使得逆变电路能向交流 电动机提供可变频、并能保证电动机形成定子磁链圆，就 可以实现交流电动机的变频调速。
永磁同步电机的控制方式
永磁同步电机的控制方式哎呀，我跟你们唠唠这永磁同步电机的控制方式呀，可真是让我费了好大劲儿去琢磨呢，不过现在好歹也算是有点明白了，就和你们说说呗。
我刚开始接触到永磁同步电机这玩意儿的时候呀，就觉得它可神奇啦，那么个不大的电机，能有那么大的本事，让机器转得那么顺畅。
可一说到它的控制方式，我脑袋就有点懵圈啦，那感觉就像走进了一个迷宫似的，到处都是弯弯绕绕的。
就说那矢量控制吧，这可是永磁同步电机常用的一种控制方式呢。
我一开始听老师讲这个的时候呀，眼睛瞪得老大，努力想把那些原理啥的都听明白，可还是听得云里雾里的。
矢量控制呢，就是要把电机里的电流呀、磁场啥的都看成是矢量，然后通过各种复杂的计算和控制手段，让电机能按照咱们想要的方式去运转。
我就想象着那电机里面，电流就像一群小蚂蚁似的，在那些电线里跑来跑去，磁场呢，就像一个无形的大手，在指挥着这些小蚂蚁该往哪儿跑，啥时候跑快，啥时候跑慢。
可真要搞清楚具体咋控制的，哎呀，那可不容易呀。
我有一回在实验室里，瞅着那正在运转的永磁同步电机，就试着去理解这矢量控制呢。
我旁边的同学也在那儿琢磨，他就捅捅我胳膊，小声说：“嘿，你看明白没？这矢量控制咋这么复杂嘞，我咋觉得脑袋都要炸啦。
”我就无奈地摇摇头，说：“我哪看得明白呀，还得再琢磨琢磨呢。
”这矢量控制呀，得先对电机进行建模呢，就是把电机的各种参数啦，特性啥的都用数学模型表示出来。
这就好比给电机画一幅超级详细的画像一样，得把它的每一个小细节都画清楚咯，这样才能根据这个模型去进行准确的控制。
然后呢，还得通过一些传感器呀，去实时监测电机的转速、电流啥的情况，就像给电机安上了一双双小眼睛，时刻盯着它的一举一动呢。
一旦发现有啥不对劲的地方，就赶紧通过控制器去调整，让电机能继续好好运转。
还有一种控制方式叫直接转矩控制嘞。
这直接转矩控制呀，听名字就感觉挺干脆利落的吧，哈哈。
它主要就是盯着电机的转矩去控制啦。
转矩嘛，简单说就是让电机能转动起来的那个劲儿。
《2024年永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究》范文
《永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究》篇一一、引言永磁同步直线电机（PMLSM）伺服系统是现代工业自动化和精密制造领域的重要设备，其性能直接影响到整个系统的稳定性和效率。
随着科技的进步，对于PMLSM伺服系统的控制策略提出了更高的要求。
本文将重点研究PMLSM伺服系统的控制策略，并探讨其实验结果。
二、永磁同步直线电机基本原理永磁同步直线电机是一种利用磁场与电流相互作用产生推力的电机。
其基本原理是利用永磁体产生的磁场与定子上的电流产生的磁场相互作用，从而产生推力，使电机沿直线方向运动。
PMLSM具有高效率、高精度和高速度等优点，广泛应用于精密制造、自动化设备和航空航天等领域。
三、控制策略研究1. 传统控制策略传统的PMLSM伺服系统控制策略主要包括PID控制、矢量控制和直接转矩控制等。
这些控制策略在一定的应用场景下具有较好的性能，但在复杂环境下可能存在响应速度慢、鲁棒性差等问题。
2. 现代控制策略针对传统控制策略的不足，本文研究了现代控制策略在PMLSM伺服系统中的应用。
其中包括模糊控制、神经网络控制和自适应控制等。
这些控制策略能够根据系统的实时状态进行自适应调整，提高系统的响应速度和鲁棒性。
四、实验研究1. 实验设备与设置为了验证所提出的控制策略的有效性，我们搭建了PMLSM 伺服系统实验平台。
该平台包括PMLSM、伺服控制器、传感器和计算机等设备。
我们采用现代控制策略对PMLSM进行控制，并收集实验数据。
2. 实验结果与分析通过实验，我们发现现代控制策略在PMLSM伺服系统中的应用能够显著提高系统的响应速度和鲁棒性。
具体来说，模糊控制能够根据系统的实时状态进行自适应调整，使系统在复杂环境下仍能保持较好的性能；神经网络控制能够通过学习的方式优化控制策略，进一步提高系统的性能；自适应控制则能够根据系统的变化自动调整控制参数，使系统始终保持最佳状态。
此外，我们还发现现代控制策略在降低系统能耗和提高系统寿命方面也具有显著优势。
永磁同步直线电机矢量控制电流环整定
永磁同步直线电机矢量控制电流环整定1. 永磁同步直线电机简介永磁同步直线电机是一种直线运动的电机，它具有高精度、高动态响应和高效率等特点。
相比传统的螺旋电机，永磁同步直线电机在一些应用中具有更大的优势，因此在许多领域得到了广泛的应用。
2. 矢量控制简介矢量控制是一种基于电机磁场方向和大小的控制方式，通过控制电机的磁场矢量，可以实现对电机的精确控制。
矢量控制通常包括电流环控制和速度环控制两个环节。
2.1 电流环控制电流环控制是矢量控制的第一步，通过控制电机的相电流，实现对电机的转矩控制。
在永磁同步直线电机中，通过调节电流环的参数，可以对电机的转矩输出进行精确控制。
2.1.1 电流环参数的选择电流环参数的选择对于永磁同步直线电机的性能有着重要的影响。
通常可以通过试验和仿真的方法，确定出合适的参数。
常见的电流环参数包括比例增益、积分时间常数和微分时间常数等。
2.1.2 电流环整定方法电流环整定是为了使电机的电流响应快速、准确地跟踪给定的参考电流。
常见的电流环整定方法包括基于模型的整定方法和经验整定方法。
基于模型的整定方法通常基于电机的物理模型进行参数的计算和优化，而经验整定方法则是根据实际经验和试验数据进行参数的调整。
2.2 速度环控制速度环控制是矢量控制的第二步，通过控制电机的转速，实现对电机的位置和速度的控制。
在永磁同步直线电机中，通过调节速度环的参数，可以实现对电机位置的精确控制。
2.2.1 速度环参数的选择速度环参数的选择对永磁同步直线电机的性能也有很大的影响。
通过合理选择速度环的参数，可以使得电机具有良好的速度响应和抗扰动能力。
常见的速度环参数包括比例增益、积分时间常数和微分时间常数等。
2.2.2 速度环整定方法速度环整定是为了使电机的速度响应快速、准确地跟踪给定的参考速度。
常见的速度环整定方法包括基于模型的整定方法和经验整定方法。
基于模型的整定方法通常基于电机的物理模型进行参数的计算和优化，而经验整定方法则是根据实际经验和试验数据进行参数的调整。
一种控制永磁直线电机驱动的电梯的新思路
一种控制永磁直线电机驱动的电梯的新思路摘要：在电梯驱动的电机中，现在大多数应用的是旋转电动机。
本文论述的是一种新型电梯驱动技术——用圆筒型永磁直线电机驱动电梯的运行。
它打破了传统的思维观念，利用圆筒型永磁直线电机的特有属性质----永磁体为动子。
在电梯发生断电等失控状态时，利用控制装置将圆筒型永磁电机运行自动转入发电机模式，给整个电梯提供电源，并且触发自救装置使电梯进入自救系统，从而使电梯的安全运行大大提高。
也使电梯这种设备进入完全智能的时代。
在文章最后用matlab/simlink进行了可行性的模拟实验。
关键词：电梯永磁直线电机发电机matlab/simlink在建筑物中作为输送人员的重要方式---电梯，是非常重要的机电一体化设备，而由于技术理论和材料方面的原因，现在还在普遍应用旋转电机驱动的有绳电梯。
在社会高速发展的现今社会高层建筑越来越多，并且越来越高，这对有绳电梯带来了巨大的挑战。
随着层数的加高，有绳电梯需要粗的绳索和大功率的电机。
而且，频繁的起动与停止，钢绳的变形和磨损会加大，这给有绳电梯的控制和设备安全带来了巨大的隐患，使运行成本和社会成本大幅提高。
而圆筒型永磁直线电机驱动的电梯，无需绳索牵引轿箱，这就减少了很多设备的投入，而且圆筒型永磁直线电机驱动的无绳电梯占用的空间比有绳电梯少，这会减少很多建筑成本。
在运行方面，由于是圆筒型直线电机直接驱动轿箱运行，不会出现有绳电梯那种当断绳事故发生时的人员伤亡。
这会使人们在乘电梯是时，感觉更安全，减少乘电梯时的恐惧心里。
特别是在电梯出现故障时确保乘梯的人的安全。
由于圆筒型永磁直线电机驱动的电梯节省占地空间，又是无接触式运行，因此运行噪音小，快捷，高效，这些都符合节能环保的理念。
因此，从减少投入、乘梯安全和节能环保等方面来说，圆筒型永磁直线电机驱动的电梯对现代社会都是很有意义的。
1 原理圆筒型永磁直线电机如下图（图一）。
当定子线圈内通入三相对称的正弦电流后，会产生气隙磁场，当忽略铁心的开断时，此气隙磁场呈正弦分布，当三相电流相序为A-B-C时，将在气隙中产生前进的行波磁场，行波磁场与动子永磁体的励磁磁场相互作用便会产生电磁推力，在这个推力的作用下，由于定子固定不动，动子便会沿行波磁场运动相反的方向作直线运动，其速度等于同步速度，以上便是直线永磁同步电动机的基本工作原理。
永磁同步直线电动机电流控制方法
永磁同步直线电动机电流控制方法在高精度交流调速领域，永磁同步直线电机因具有损耗低、推力强度高、响应快等优点，成为近年来的研究热点。
电流环作为最内环，是控制单元与直线电机之间的中枢环节，具有高带宽的电流闭环系统是获得较高的速度环带宽、提高控制系统跟踪精度的基础：此外，永磁同步直线电机是一类非线性、强耦合的被控对象，由于没有中间环节的缓冲，外部扰动会直接作用在电机上，这将对永磁同步直线电机的控制性能造成较大影响。
因此，鲁棒性强的电流控制策略对高精度永磁同步直线电机控制系统而言至关重要。
电流预测控制因其优良的暂态性能，成为了永磁同步直线电机控制系统中一个研究热点。
然而，电流预测控制也存在问题，其控制精度易受到电机模型参数的影响、在模型失配和参数摄动时控制精度低甚至系统不稳定。
针对上述问题，本文研究了一种基于内模干扰观测器的永磁同步直线电机电流预测控制方法。
标签：永磁同步直线电机;电流;方法引言：近年来，随着永磁同步电机理论的不断完善以及其驱动控制系统的不断研究，永磁同步电机已广泛应用于民用、工业、军事、航天等领域。
永磁同步直线电动机也随之迅速发展，在精密数控机床、光刻机等领域中，作为直驱传动机构的核心单元，得到了广泛的应用。
目前，永磁同步直线电动机的控制系统一般是三闭环系统，由内而外分别是电流闭环、速度闭环和位置闭环。
电流闭环作为整个系统的最内部的闭环，对外环的速度闭环和位置闭环以及整个系统的精度均有重要影响，因此永磁同步直线电动机控制系统中的电流环必须具有较好的控制特性。
1电流闭环控制方法1.1滞环电流控制采用矢量变换的滞环电流闭环控制系统结构简单，只要有电流采样电路和基本的微处理器就可以实现，而且由于其直接通过比较反馈电流与实际电流的大小输出控制信号，不需要复杂的算法，所以电流响应速度快，鲁棒性也较好。
影响滞环电流控制精度的主要因素有滞环环宽、采样频率以及电机绕组电感等。
滞环控制作为非线性控制方式，直接对电机三相电流进行闭环控制。
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关于永磁同步直线电机控制新方法的研究【摘要】由于直线永磁同步电机的模型的不确定性以及本身所具有的端部效应，这些因素的存在都直接影响了直接驱动控制系统的控制精度和响应速度。
本文首先介绍了永磁同步直线电机的数学模型，继而提出了基于模型参考自适应的模糊滑模控制方法。
最后，通过仿真实验证明了该方法的有效性。
【关键词】永磁同步直线电机；模型参考自适应；模糊控制；滑模控制0.引言对永磁同步直线电机伺服控制系统这类快速变化的非线性复杂系统，稳定性与鲁棒性是该系统的重要性能指标，人们已提出了各种控制方案优化系统性能。
常规pid控制，虽然结构简单，能使系统获得良好的稳态精度，但是对系统参数变化及外部扰动的鲁棒性不够理想。
本文针对直线伺服系统对速度的要求，设计了基于模型参考自适应的模糊滑模控制器。
通过对系统的实际模型和参考模型的比较，将误差信息做为滑模控制的输入，通过满足滑模条件的控制量不断切换来决定电动机的定子电流，使伺服系统对参数变化和外部扰动的变化有良好的鲁棒性。
抖动问题是阻碍滑模控制方法得以广泛应用的主要原因。
因此，针对滑模控制方法所固有的抖动问题，采用模糊算法加以解决。
1.永磁同步直线电机的数学模型首先介绍一下永磁同步直线电机的d-q数学模型[1]，d-q轴模型电压方程为：ud=rsid+pλd-vλq（1）uq=rsiq+pλｑ-vλd（2）λd=ldid+λpm（3）λｑ=lｑiｑ（4）其中，ud，uq为d、q轴动子电压，λd，λｑ为d、q轴动子磁链，rs为动子电阻，λpm为定子永磁体产生的励磁磁链，v为线速度，τ为极距，ｐ＝ｄ／ｄｔ。
电磁推力表达式为：ｆｅ＝［λｐｍｉｑ＋（ｌｄ－ｌｑ）ｉｄｉｑ］（5）电流内环采用励磁分量ｉｄ=0的控制策略[2]，则ｆｅ＝λｐｍｉｑ＝ｋｆｉｑ（6）其中，ｋｆ为电磁推力系数，τ为极距。
直线永磁同步电机的机械运动方程为ｆｅ＝λｐｍｉｑ＝ｋｆｉｑ＝ｍ＋ｄｖ＋ｆｄ（7）其中，v为动子速度，d为粘滞摩擦系数，m为动子和动子所带动负载的总质量，ｆｄ为总阻力，ｆｌ为负载阻力，fef为端部效应力，s为动子线位移。
2.基于模型参考自适应的模糊滑模控制系统的结构图1表示了系统设计的结构图。
根据直线永磁同步电机的数学模型，设参考模型为[3][4]：ｆｅｍ＝ｍｍ＋ｄｍｖｍ（8）ｆｅｍ＝ｋｆｉｑｍ（9）将式(9)代入(8)得到ｍｍ＝ｄｍｖｍ＋ｋｆｉｑｍ（10）由(7)-(10)得：ｍｍｄｍｘ＋ｋｆ（ｉｑｍ－ｉｑ）＋（△ｍ＋△ｄｖ＋ｆｄ）（11）式中△ｍ＝ｍ－ｍｍ；△ｄ＝ｄ－ｄｍ。
图1基于模型参考自适应模糊滑模变结构控制系统框图3.滑模控制器设计为了设计滑模控制器，重新定义状态变量，令，(10)式写成广义误差方程形式=αx=bu+f（12）其中α＝－；ｂ＝；ｕ＝ｉｑ－ｉｑｍf＝＋＋ｖ（13）f是由动子质量和粘滞摩擦力的改变而引起的不确定的有界扰动。
滑模控制的基本原理是，当系统运动点进入滑动模态时，系统状态的变化不随系统参数和外界扰动的变化而改变，而是沿着滑模线向原点运动。
这时状态变量以指数形式衰减。
在本设计中，伺服系统速度偏差在滑模状态时会自动的以指数形式衰减，从而达到了响应速度快和鲁棒性强的特点[5]。
滑模面与控制量的推导。
根据状态变量取滑模线为：ｓ＝ｘ＋ｃｘ（τ）ｄτ（14）c是正的常数。
滑模切换函数中的积分环节[6]的存在保证了滑模速度控制的指数稳定性。
在滑模线上，即s=0，动态系统的方程表示为=－ｃｘ（15）式(14)表明，状态变量x以指数形式趋于0。
根据李雅普诺夫稳定性定理，且选择李雅普诺夫函数ｖ＝ｓ２，若满足：＝ｓ＝ｓ（αｘ－ｂｕ＋ｆ＋ｃｘ）＜０（16）则ｓ，将在限定的时间内趋于0。
从而同时也满足了滑模的能达条件。
采用滑模等效法[7]来设计控制量u，uｅｑ＋uｓ。
式中uｅｑ为滑模等效控制部分，即系统在＝０，ｆ＝０时所需的控制量，其物理意义是切换控制的平均值，控制lpmsm系统的确定部分。
而ｕｓ是通过高频切换控制来抑制补偿不确定部分，以保证系统的鲁棒性。
根据＝０，ｆ＝０，由式(12),(13)可得uｅｑ＝ｘ（17）将滑模切换控制设计为ｕｓ＝αｓｉｇｎ（ｓ）＝＋α，ｓ＞０－α，ｓ＜０（18）则由(17),(18)得到ｕ＝ｘ＋αｓｉｇｎ（ｓ）（19）将(19)代入(16)，ｓ＝ｓ［－ｂαｓｉｇｎ（ｓ）＋ｆ］＜０（20）整理式(20)得α＞（21）显然，如果满足式(21)，则ｓ＜0，即满足了滑模存在性和可达性。
但由式(13)知ｆ是时变的，在传统的滑模控制中，控制参数α按ｆ的极限值ｆｍａｘ选择。
因此，当切换函数的幅值过大，且通过滑模线s=0的速度较大时，系统将产生幅值很大的抖动。
4.模糊滑模控制器的设计滑模抖动问题是阻碍滑模控制方法得以广泛应用的主要原因。
抖动产生的根本原因是控制力的不连续切换，和实际控制中的时间和空间的滞后。
因为滑模控制方法必须要采用不连续控制，所以这个抖动是不能避免的，否则滑模控制就会失去它特有的鲁棒性。
因此，本设计采用模糊推理的方法，来做最大程度的抖动的削弱。
一方面能削弱抖动，另一方面还能保持系统有较强的鲁棒性。
采用模糊推理机构来估计控制参数的值，用来代替(19)中的，则式(19)写成ｕ＝ｘ＋ｋｓｉｇｎ（22）其控制的原理是：根据状态点的运动轨迹到滑模线的距离大小s 和它的导数来决策输出。
当距离很大的时候采用大的控制量，目的是增加系统响应的快速性，当距离小的时候，还要根据的不同来选择不同的控制量，比如在滑模线附近，而且运动点的速度又很大，这样就要用反向大的控制力来往相反的方向拉动；如果运动点的速度不大，就可以选择较小的控制力。
目的都是减小到达滑模线时系统的抖动。
在不同的区域内采用不同的模糊控制量输出，从而起到模糊决策的作用。
模糊控制器设计如下：其中，输入模糊化采用单点模糊法，清晰化用重心法，推理原则采用mamdani推理。
隶属度分布。
选择s、、u的基本论域均为［－３，３］，在这个论域上各分出7个模糊子集，［ｎｂ，ｎｍ，ｎｓ，ｚｏ，ｐｓ，ｐｍ，ｐｂ］。
采用三角形隶属度函数，而且越远离原点斜率越大，为了在zo附近的隶属度集中一些，参与决策的程度就大一些，目的是使控制力度比较平和。
模糊控制规则的建立。
根据专家经验法和基于对系统的分析采用下面的模糊规则进行推理，如表1：表1 模糊推理规则其中，s为相运动点到滑模线的距离，为它的运动速度。
模糊量的清晰化采用重心法，它是一种以隶属度为加权系数求出加权平均值，并以此作为控制量的精确输出值。
写成公式形式为k=（23）5.仿真结果通过matlab仿真软件对所设计的基于模型参考自适应的模糊滑模变结构控制器进行了系统的方针研究，并与传统的pi控制进行了比较。
系统参数为mm=11.0kg，dm=8.0ns/m，kfm=28.5n/a。
控制器的参数c=30，经过模糊推理机构得出的k=5。
速度给定为阶跃信号1m/s，电机启动后加负载fl=40sin（25t）（t≥0.8）的阻力扰动，且动子质量m=1.1mm,d=2.0/dm。
图2，图3分别表示了在此种参数变化下的pi控制和模型参考自适应模糊滑模控制下的速度响应曲线。
由图2可知，pi控制速度曲线存在很大的超调和速降,且过渡过程时间和速降恢复时间长，跟踪性能和鲁棒性能差。
由图3可知，在突加扰动且模型变化时, 滑模鲁棒跟踪控制在跟踪速度给定时无超调，过渡过程时间小且速降恢复时间很短，对系统参数变化和外在扰动具有很强的鲁棒性，且稳态时基本没有抖振现象。
图2pi 控制图3模型参考自适应模糊滑模控制【参考文献】［１］郭庆鼎，王成元.交流伺服系统.北京：机械工业出版社，1994.［２］p.pillay, r.krishnan, “application characteristics of permanent magnet synchronous and brushless dc motors for servo drives,” ieee trans.industry applications,vol.27, 1991,pp.986-996.［３］kouetsu fujita,katsumasa sado, “instantaneous speed detection with parameter identification for ac servo system,”conference record of the 1990 ieee industry application society annual meeting,vol.1,1990,pp.932-638．［４］tien-chi chen,tsong-terng sheu, “model refernce neural network controller for induction motor speed control,”ieee trans.energy conversion,vol.17(2), 2002, pp.267-272．［５］陈志梅，张井岗，曾建潮.交流伺服系统的积分模糊控制.电机与控制学报，1999(1):75-79.［６］王丰尧.滑模变结构控制.北京：机械工业出版社，1995．．［７］amuliu bogdan proca，ali keyhani and john er. sensorless sliding-mode control of induction motors using operating condition dependent models. ieee transactions on energy conversion.2003, 6(18): 1389-1396.注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以pdf格式阅读原文。