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直线电机位置伺服控制研究

论文编号:ZD791 论文字数:13685,页数:34

摘要

采用直线电机直接驱动的进给方式取消了一切中间传动环节，可以克服运动方式转换环节所带来的缺点，提高机床的动态灵敏度和加工精度。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。因而,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。
本文以机床用永磁同步直线电机驱动进给伺服系统位置控制器为研究对象。首先，论述了实现机床进给系统直接驱动的直线电机工作原理、类型及其伺服控制结构。根据机床进给系统伺服性能的要求和直接驱动的特点，确定了直接驱动进给系统的控制结构，并建立了伺服电机控制模型。然后，采用工程设计法设计了P-PI位置控制器和IP位置控制器，并对两者的伺服性能进行了比较，理论分析和仿真结果显示，使用P-PI位置伺服控制器，输出能更好的跟踪阶跃信号。

关键词：伺服直线电机直接驱动位置控制器

The Control of the Position Servo of the Linear Motor
ABSTRACT

Linear motor direct drive feed system cancel all intermediate transport segments．It greatly improve the working accuracy and servo performance of the machine tool，Permanent magnet linear synchronous servo motor used high-energy permanent magnets，has thrust high strength，low loss，electrical time constant small，fast response and so on．As a result，in recent years in high-grade numerical control machine tool to drive in by the application of a new generation CNC machine tools one of the main signs．
In this paper，the research object is the position controller of a permanent magnet linear motor direct servo system．Firstly，it describes linear motor basic structure，sets forth its working principle and related control strategy．According to the performance requirement of the ultra-precision machine feed drive servo system and the characteristic of “direct drive”，the control structure is designed，and the mathematical model of servo motor is established．Then we design the position controller．P-PI position controller and IP position controller are designed by engineering design plan．By comparing, the exoterical analysis and simulation results show that use P-PI position controller can make the output on the trail of the input of the step signal better．

Key words：Servo linear motor Direct drive Position controller

一绪论 1
1.1伺服系统概述 1
1.2直接驱动进给系统 1
1.2.1直接驱动进给系统的特点 1
1.2.2直接驱动进给系统中的控制策略 2
1.3仿真软件 2
1.4本文主要研究内容 3
二伺服系统控制模型建立 4
2.1直线电机工作原理与分类 4
2.1.1直线电机工作原理 4
2.1.2直线电机分类及特点 5
2.2伺服直线电机控制模型建立 6
2.3伺服控制系统结构组成 8
2.4本章小结 9
三直线电机伺服系统位置控制器设计 10
3.1位置伺服控制器控制策略选择 10
3.1.1位置控制器的设计要求 10
3.1.2位置控制器设计方法 10
3.1.3系统电气参数设定 11
3.1.4系统的结构参数设定 11
3.2 P-PI位置控制器设计. 11
3.2.1电流环的简化 11
3.2.2速度调节器设计 13
3.2.3 P-PI位置调制器设计 17
3.3 IP位置控制器设计 20
3.3.1 IP速度调节器设计 20
3.3.2 IP位置调节器设计 22
3.4 IP位置调节器与P-PI位置控制器特性比较 24
3.5本章小结 24
四结论 25
谢辞 26
参考文献 27
附录 28

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