线性自抗扰控制(LADRC)以结构简单、易于实现且抗干扰能力强的特点在永磁同步直线电机(PMSLM)中得到广泛应用,但电机启动和负载突变会导致LADRC系统中的线性扩张状态观测器(LESO)扰动估计精度下降。为此,提出一种基于时变增益非线性扩张状态观测器(TNESO)的PMSLM分数阶自抗扰控制策略。结合LESO和非线性扰动观测器(NDOB),并根据误差与增益的关系构建动态增益函数,设计新型状态观测器TNESO;在此基础上,以分数阶PDμ控制律代替线性状态误差反馈控制律(LSEF),建立改进型自抗扰速度控制系统,以进一步提高电机控制的实时性和鲁棒性。仿真与实验结果表明所设计的速度控制系统可以有效减少直线电机启动、负载突变时的观测响应时间,抑制观测初始时刻扰动峰值,从而满足高性能的PMSLM速度控制要求。

针对高精度数控机床伺服系统中,直线电机对扰动量高度敏感而影响系统稳态特性和控制精度的问题,提出了一种改进型永磁同步直线电机(PMLSM)自抗扰控制(ADRC)策略。将新型非线性函数引入扩张状态观测器,克服了传统型ADRC扩张状态观测器中非线性函数的不平滑性,并对系统总扰动进行了估算,并给予实时动态补偿;采用比例微分器代替非线性反馈控制规律,降低了系统参数调节的难度;利用Matlab对基于改进型ADRC控制策略的PMLSM调速控制系统进行了仿真,针对系统的空载启动响应特性和突加负载扰动对系统稳态性能的影响进行了测试。研究结果表明:与传统型ADRC控制策略相比,改进型ADRC控制策略具有更好的负载扰动抑制力和更小的超调量;系统控制精度得到提升。

在目前永磁同步直线电机推力波动性能测试试验台的研究中,存在着导轨和加载形式单一的问题,因此设计了一种将无杠气缸作为加载形式,以PMSLM驱动气浮导轨进行推力波动性能测试的试验台。该推力波动性能测试试验台运用气体润滑技术使得组件沿着气浮导轨移动保证了运行的直线精度。对该试验台的整体结构进行了设计和论证,结果表明:导轨面的最大变形量在0.97~1.13μm之间,气浮导轨的最大应变是1.44×10-5,气浮导轨的最大应力为2.96 MPa,说明其具有机械精度高、运动直线度高、安装维护容易等特点,能够达到预期的设计目的。

针对目前汽车制造行业对加工精度的需求,为了抑制加工机床所采用的直线电机由于自身空间谐波的影响而产生的推力波动,提高机床加工精度,通过选取合适的结构参数,优化设计了一种空心永磁同步直线电机。通过有限元建模的方式获取优化数据,调整电机结构,实现对空间谐波的抑制,提高了机床的加工精度。