基于迭代学习的永磁直线伺服系统扰动抑制.docVIP

  基于迭代学习的永磁直线伺服系统扰动抑 制# 杨俊友，师光洲，白殿春* 5 10 （沈阳工业大学电气工程学院，沈阳 110870） 摘要：针对具有重复运动特性的永磁直线同步电机(PMLSM)位置伺服系统，提出一种基于 迭代学习(ILC)算法优化系统位置输入信号的控制策略。该迭代算法具有级联式结构，可在 不改变原直线伺服系统控制算法的前提下，更好地抑制齿槽效应力、端部效应力、摩擦力、 波纹推力等重复性扰动对系统的影响，且能很好的消除由跟踪滞后造成的位置误差。仿真实 验结果表明，与原直线伺服控制方法相比，所提出的迭代学习控制策略能够显著提高 PMLSM 伺服系统位置跟踪精度和响应速度。 关键词：永磁直线同步电机；迭代学习；扰动抑制；伺服系统关键词 中图分类号：TM351; TG65 15 Disturbance Rejection for Permanent Magnet Linear Servo System Based on Iterative Learning Control Yang Junyou, Shi Guangzhou, BAI Dianchun (School of Electrical Engineering,Shenyang University of technology,shenyang 110870) 20 25 Abstract: This paper considered the design of a cascaded iterative learning control (ILC) algorithm for a repeative position servo system of permanent magnet linear synchronous motor(PMLSM). The iterative learning controller was provided for optimizing the position input signal to compensate for cogging effect, end effect, friction effect, thrust ripple etc, which are periodic or repeative disturbances, and to reduce tracking error caused by servo lag without modification to the existing tracking controller. Simulation demonstrates that comparing with traditional controller, the proposed method improves the tracking accuracy and the response speed greatly. Key words: permanent magnet linear synchronous motor(PMLSM); iterative learning control(ILC); disturbance rejection; servo system 30 0 引言 永磁直线同步电机（PMLSM）无需中间转换环节即可实现直线运动，具有较高的动态 性能和静态性能，近年来在轨道交通、电子制造装备、波浪能发电、高精密数控加工等领域 得到应用[1-3]。但同时，PMLSM 伺服系统由于其直线结构，造成端部效应力、齿槽效应力、 35 40 摩擦力、波纹推力等扰动，这些扰动特性复杂，难以建立精确模型，加之 PMLSM 直接驱动 特点，使电机对各种扰动更加敏感，影响控制精度[4-6]。 迭代学习控制(ILC)在具有重复运动规律的PMLSM位置伺服系统中得到了应用和发展， 控制精度可以达到微米，甚至纳米级[7]。这是因为在具有重复运动规律的直线伺服系统中， 齿槽效应力、端部效应力、摩擦力、纹波推力及传输时滞等扰动可叠加为沿时间轴变化的重 复扰动，不需要精确数学模型，仅通过对位置误差不断迭代修正，即可加以抑制，从而提高 伺服精度。许多衍生的迭代学习控制同样取得了较大发展[8-9]。但是绝大部分迭代学习控制 基金项目：国家自然科学基金项目；教育部高等学校博士学科点专项资助项目(20112102110002)； 辽宁省高等学校创新团队资助项目(LT2010081) 作者简介：杨俊友（1963-），男，沈阳工业大学电气工程学院教授，博士生导师，主要从事特种电机及其 控制、风力发电系统与控制等. junyouyang@sut.edu.cn -1-   采用