直线电机轨迹跟踪系统快速终端滑模控制

2012年03月22日11:28:27 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

李义强，周惠兴，ＣＨＥＮＹａｏｂｉｎ

中国农业大学工学院，北京　

普渡大学Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ校区电气与计算机工程系，美国Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌ

摘　　　要：为提高永磁同步直线电机伺服系统的控制精度和鲁棒性，满足高速度高精度运动控制系统的要求，提出了一种快速终端滑模控制方法并建立了电机系统数学模型。分析和证明该控制算法的稳定性和鲁棒性。与传统的滑模控制方法相比，该算法确保了系统状态在平衡点邻域内具有更快的收敛速度，并较终收敛至平衡点。通过选择控制算法中合适的参数值，系统可达到很高的控制精度。此外，该方法属于连续控制从而避免了系统控制输入震颤现象的出现。仿真实验结果表明，该方法能够快速稳定地跟踪目标轨迹并保持较高的跟踪精度，可显著提高直线电机轨迹跟踪运动系统性能，适用于半导体光刻工作台、引线键合系统等精密运动控制系统。

关　键　词：直线电机；轨迹跟踪；快速终端滑模控制；推力波动

１　引　言
永磁同步直线电机在精密运动控制领域如光刻平台、半导体加工等中的应用日趋广泛。由于直线电机伺服系统中负载变化、外界扰动、非线性摩擦等不经过缓冲直接作用到电机本身，从而影响系统的性能［１］。因此，对控制系统的设计提出了更高的要求。许多研究者针对不同的直线电机系统提出了多种控制方法。如自适应鲁棒控制［２３］，非线性ＰＩＤ控制［４］，ＰＩＤ与自适应前馈控制相结合的算法［５］，自适应学习控制［６］，滑模控制与迭代学习控制相结合的算法［７］，Ｈ∞较优反馈控制［８］等。自适应为基础方法需要实时估计和修正系统的模型参数，难以满足系统快速响应的特性要求。ＰＩＤ为基础的控制方法不能有效抑制系统参数变化干扰。前馈控制和Ｈ∞控制则需要精确的系统模型。单独应用迭代学习控制其鲁棒性难以保证。虽然传统的线性滑模控制方法能保证系统的渐近稳定，但到达平衡点的时间过长。本文以提高永磁同步直线电机系统轨迹跟踪的控制精度和鲁棒性为目标，提出一种快速终端滑模控制算法。证明了其稳定性和鲁棒性。仿真实验结果表明本算法能够快速稳定地跟踪目标轨迹并保持较高的跟踪精度，可显著提高直线电机轨迹跟踪运动系统性能。

登录网站后可下载文件

直线电机轨迹跟踪系统快速终端滑模控制

相关阅读: