【摘 要】
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当今世界各国汽车公司及科研机构都纷纷致力于节能和环保的混合动力汽车的研发,而自由活塞发电发动机是应用在混合动力汽车上一种将内燃机与直线电机有机结合为一体的动力传
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当今世界各国汽车公司及科研机构都纷纷致力于节能和环保的混合动力汽车的研发,而自由活塞发电发动机是应用在混合动力汽车上一种将内燃机与直线电机有机结合为一体的动力传动驱动装置,但是,由于本文所研究的永磁同步直线电机是典型的高阶、多变量、强耦合的非线性时变系统,大部分控制方法都未能达到令人满意的控制效果。本文根据永磁同步直线电机所具有的端口受控哈密顿(Port-Controlled Hamiltonian,PCH)系统,采用基于能量观点的无源性控制(Passivity-Based Control,PBC)方法来研究永磁同步直线电机的伺服控制系统。
本文首先阐述了直线电机控制策略的发展动态以及基于端口受控哈密顿结构无源性控制方法的国内外研究现状,介绍了端口受控哈密顿系统和无源性控制方法的基本理论基础,根据此理论基础将永磁同步直线电机的端口看作为电气端口和机械端口的受控哈密顿系统,建立起永磁同步直线的端口受控哈密顿数学模型;设计了基于端口受控哈密顿系统无源性控制方法的永磁同步直线电机伺服控制器；搭建在软件MATLAB／SIMULINK环境下该控制系统的仿真模型,对该系统进行仿真研究,仿真结果验证了所设计的控制系统的可行性和正确性。根据以上的仿真结果验证,搭建了基于端口受控哈密顿系统无源性控制方法的硬件平台,硬件电路主要包括电源电路、智能功率模块(Intelligent Power Module,IPM)驱动电路、过压过流保护电路、线性霍尔传感器信号反馈电路等；编写了该控制系统的软件,软件部分主要包括DSP系统初始化模块、基于端口受控哈密顿系统无源性控制器模块、A／D采样模块等。在空载条件下,对实验室搭建的基于端口受控哈密顿系统无源性控制方法永磁同步直线电机伺服控制系统进行了实验,实验结果验证了该控制系统是正确的且可行的,能稳定的控制永磁同步直线电机的运行,并具有很好的位置跟踪性能。
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