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永磁直线同步电机(Permanent Magent Linear Synchronous Motor,PMLSM)集永磁同步电机高效节能与直线电机结构简单、响应迅速的特点于一身,在高档数控机床的直线进给系统、交通运输行业的磁悬浮列车等场合,得到了广泛的应用。无中间传动机构的PMLSM使得参数变化和外部扰动直接作用到电机的驱动系统,对控制策略的要求更严格。本文围绕PMLSM的直接推力控制(Direct Force Control,DFC)系统进行研究,改善推力和速度的控制性能。一、对PMLSM的控制策略进行分类,确定本文的控制策略以直接推力控制为基础。建立了PMLSM在几种坐标系下的数学表达式;对直接推力控制在PMLSM上的应用进行了理论分析和控制实现,并在MATLAB/Simulink中搭建了PMLSM直接推力控制系统仿真模型。二、针对PMLSM直接推力控制系统中推力和磁链波动问题,取消了推力和磁链的滞环控制器,采用SVPWM代替电压矢量开关状态选择模块,解决了空间矢量切换不连续造成的推力波动问题,PMLSM在加载、减载、变速等不同状态下的仿真结果表明,PMLSM SVPWM-DFC系统比传统PMLSM DFC系统的推力波动减小了约71.4%,磁链波动也得到了一定抑制。针对仿真结果中的速度响应超调现象,引入自抗扰控制技术重新设计速度环控制器,得到了较好的的控制效果。三、针对PMLSM SVPWM-DFC系统中速度响应时间相对滞后、抗干扰能力弱等问题,针对速度环控制提出了一种改进滑模控制算法,该算法在等速趋近律的基础上引入加权积分型增益,新型混合趋近律中负的加权值可以极大的限制当系统不在滑动模态阶段时切换增益的增大,从而消除滑模结构的抖振,通过仿真研究,对比PMLSM SVPWM-DFC中原有的速度PI控制器,结果表明,改进算法极大地缩减了速度的响应时间,增强了速度控制的抗干扰能力,速度曲线零超调的同时保持推力的动态性能良好。四、高性能PMLSM DFC系统的实现需要获取参与控制的系统速度、磁链等关键信息。本文采取模型参考自适应算法对PMLSM DFC系统进行无速度传感器控制研究,通过辨识的初级位置估计值,提出了一种磁链观测器,通过两种不同的磁链计算方法并联观测,其偏差作为补偿量注入电压矢量中去,削弱了电机参数变动和积分累计误差对磁链的影响。基于模型参考自适应系统的PMLSM SVPWM-DFC建立仿真模型,验证了控制策略的可行性。