为满足现代高性能伺服驱动系统的需要,设计出响应快、鲁棒性好、实现方便并具有一定的自适应能力和较强的抗干扰能力的控制器,本文对永磁直线同步电动机的控制策略进行了研究。在对永磁同步电动机的数学模型和控制理论进行全面、深入研究的基础上,吸收相关学科的新思想、新理论和新技术,建立了永磁直线同步电机进给系统的理论模型,并采用理论分析与计算机仿真相结合的方法,系统地进行了研究。 本文的研究内容包括: 第一章回顾了直线电机的发展历程,介绍了直线交流伺服系统的特点、应用及存在的问题,阐述了研究高速数控永磁直线同步电机直线进给系统的重要意义;针对现代交流驱动与伺服系统发展的趋势,阐述了永磁直线同步电机直线进给系统的重要意义。本章在总结永磁直线同步电机直线进给系统的研究现状及控制策略发展状况的基础上,介绍了本博士论文的主要研究内容。 第二章首先阐述了统一电机转矩公式及矢量控制的基础,简要分析了永磁直线同步电机的基本结构和工作原理,并基于电机统一理论给出了永磁直线同步电机空间矢量变换公式及其相应的数学模型,以此推导出永磁直线同步电机d-q轴模型及推力公式,最后以空间电压矢量(SVPWM)方法对其进行了转子磁场定向控制建立了仿真模型。 第三章主要分析了直线永磁同步电机推力直接控制的各个组成部分的基本原理及实现方法,指出磁链和转矩控制的原理和不足。在对电压空间矢量对推力的直接作用进行分析的基础上,提出了几种不同的基于电压预测的方法:基于推力的电压预测控制、模糊直接推力电压预测控制等。并基于Matlab/Simulink建立了永磁直线同步电机推力直接控制的仿真模型,仿真结果分析证实,与传统的DTC方法相比,这些方法不但保持了快速响应的特点,而且稳态运行时的磁链、推力脉动得到明显的改善。 尽管直接推力控制具有结构简单、易于实现的特点,但对电机参数精度要求很高,而电机又是一种非线性系统且运行过程存在电机参数及负载扰动的不确定性,因此第四章介绍了具有响应快、鲁棒性好、设计实现方便等优点的滑模变结构控制方法与直接推力控制相结合的性能优良的控制器。 考虑到电机是一种非线性系统及运行过程中参数扰动的不确定性,第五章首先介绍了非线性控制系统的特点及研究方法,分析了非线性系统稳定性的Lyapunov