【摘 要】
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可控励磁直线磁悬浮同步电动机能驱动数控机床实现无摩擦进给,提高加工精度。本文以国家自然科学基金项目:“可控励磁直线同步电动机磁悬浮进给平台运行机理与控制策略研究（项目批准号:51575363）”为基础,设计一种基于TS模型的可控励磁直线电动机模糊控制系统,实现对电动机的精准控制。内容如下:（1）研究可控励磁直线同步电动机的运行机理,推导水平推力及悬浮力两种电磁力的表达式,经过Clarke变换和Pa
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“可控励磁直线同步电动机磁悬浮进给平台运行机理与控制策略研究（项目批准号:51575363）”；
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可控励磁直线磁悬浮同步电动机能驱动数控机床实现无摩擦进给,提高加工精度。本文以国家自然科学基金项目:“可控励磁直线同步电动机磁悬浮进给平台运行机理与控制策略研究（项目批准号:51575363）”为基础,设计一种基于TS模型的可控励磁直线电动机模糊控制系统,实现对电动机的精准控制。内容如下:（1）研究可控励磁直线同步电动机的运行机理,推导水平推力及悬浮力两种电磁力的表达式,经过Clarke变换和Park变换,得到电动机在d-q轴下的数学模型,包括电压方程、磁链方程、电磁力公式以及运动方程。论述水平系统和悬浮系统的耦合现象,采用id=0的控制方式进行解耦,并搭建解耦后的系统框图。为控制系统的设计提供依据。（2）可控励磁直线同步电动机TS型模糊控制器的设计。针对可控励磁直线电动机控制系统非线性、强耦合、数学模型不能精确建立的特点,本文采用一种基于TS模型的模糊控制器,用函数的线性组合代替模糊的语言变量作为该模糊控制器的输出,降低了模糊控制规则的数量。使用MATLAB搭建TS型模糊控制系统的仿真模型,对所设计的控制系统进行仿真,验证控制器的控制效果。仿真结果表明,该控制系统反应速度快,抗扰性强,控制效果优于PI控制器,且与传统模糊控制器相比,TS型模糊控制器使用了较少的模糊控制规则,结构更加简单,运行速度更快。（3）可控励磁直线同步电动机基于遗传算法的TS型自调整模糊控制器设计。为提高控制系统的性能,应用s-function函数实现遗传算法对所设计模糊控制器的优化过程,使其具备自调整能力。采用混合编码方式,优化控制器的隶属度函数和模糊控制规则,选择合适的适应度函数及交叉,变异概率等参数。并建立控制系统的仿真模型,对所设计的TS型自调整模糊控制系统进行仿真,仿真结果表明,基于遗传算法的TS型自调整模糊控制系统较无遗传算法的TS型模糊控制系统的快速性显著提高,且在快速性提高的同时,系统的稳定性及抗扰能力并未受到影响。
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