摘要：针对磁场定向矢量控制下的永磁直线同步电机伺服系统，提出开阔环迭代学习位置调节器，实现参考位置信号的准确跟踪控制。详细分析了开闭环迭代学习位置调节下的直线伺服系统结构与数学模型。给出直线伺服系统位置调节器结构及带有遗忘园子的开闭环迭代学习位置调节算法。方波位置跟踪及突加负载实验结果表明，开闭环迭代学习控制具有系统响应速度快，位置跟踪准确的特点，同时可以有效保证受扰状态下的鲁棒性能。

关键词：直线伺服；开闭环；迭代学习；位置调节

中图分类号：tm351; tm359.4; tm341    文献标志码：a    文章编号：1001-6848( 2010) 02-0054-04

    永磁直线同步电机( pmlsm)构成的直线伺服系统可以实现电机与工作台之间的零传动，即不需要任何中间机械传动机构，而使系统呈现响应速度快、效率商和位置跟踪准确的特点，这对于机床高速、高精度机械加工的实现起着极其重要的作用。pmlsm直线伺服系统在自身结构上的简化造成其控制相对复杂，因此需要采用控制性能优良、鲁棒作用好的先进控制技术，如反馈线性化方法、神经网络方法及滑模控制方法[2-4]。其中反馈线性化方法和神经网络方法计算相对复杂，而滑模控制方法的位置跟踪精度不高。

  机床加工过程中，直线伺服系统的位置控制往往体现为一种周期性往复运动，而迭代学习控制(ilc)方法就适用于这种具有重复运动性质的被控系统。特别是采用开闭环迭代学习控制时，能够实现迭代学习的反馈一前馈控制功能，可以保证在反馈控制器的镇定作用下，使前馈控制快速实现完全跟踪任务。因此，本文以速度lp调节下的磁场定向矢量控制结构为基础，外部接入开闭环迭代学习形式的位置调节器，构成三环直线伺服控制结构，保证系统具有良好的位置跟踪性能及鲁棒性能。

  永磁直线同步电机磁场定向矢量控制基本方程式为：

式中，id(t)为d轴电流；iq(t)为q轴电流；kp为推力系数；fe(t)为电磁推力。此时，电磁推力只受动子电流q轴分量iq(t)影响，使电机电枢电流（q轴）与励磁电流（d轴）实现完全解耦。

  磁场定向矢量控制下的开闭巧迭代学习直线伺服系统为典型三环控制结构，包括电流控制环、速度控制环和位置控制环，如图1所示。直线伺服系统由pmlsm、igbt逆变器、电压空间矢量脉宽调制器svpwm、abc/dq坐标变换器、dq／坐标变换器、位置调节器、速度调节器、电流调节器及电角度日。信号生成器等组成。电机动子三相电流由霍尔电流传感器获得，直线位置由光栅获得。其中，位置调节器为p型开闭环迭代学习调节算法，速度调节器为ip调节算法，电流调节器为pi调节算法。

  系统工作过程如下：直线位置参考值dr(t)与反馈值d(t)的差值送入位置开阔环迭代学习调节器，得到速度参考值vr(t)，该信号与速度反馈值v (t)相比较，将差值送人速度ip调节器，得到q轴参考电流值iqt(f)。由于系统采用d轴参考电流idt(t)=o的失量控制方式，因此与来自abc/dq坐标变换器的反馈电流值相比较后送入电流pi调节器，同时经过dq/αβ坐标变换器得到邸轴参考电压，由电压空间矢量脉宽调制器svpwm生成6路igbt驱动信号，以得到pmlsm动子三相绕组的供电信号。

  下面给出速度ip调节算法公式，其它电流调节、坐标变换及svpwm算法相对成熟，这里不再赘述。速度lp调节算法公式如下：

式中，kap和kai分别为速度比例、积分调节因子。该调节器中将比例环节琏，移到反馈通路上，充当反馈补偿的作用。

       

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