论文部分内容阅读
悬架是影响汽车操纵稳定性和乘坐舒适性的关键部件之一。传统的被动悬架由于其刚度和阻尼不能在线调整,无法满足复杂多变的路况需求。电磁悬架能适应不同的路况和行驶状态,能有效抑制路面冲击,改善车辆的平稳性。电机是电磁悬架的主要执行部件,直接决定着电磁悬架的性能。五相永磁圆筒直线电机(permanent magnet tubular linear motor,PMTLM)因其高效率、大推力密度等优点,成为电磁悬架驱动用电机的研究热点之一。由于电磁悬架的复杂多变工况,存在大量不确定性扰动,尤其是不匹配扰动(系统的控制信号与扰动信号作用在不同的通道上)的存在给电机控制带来较大困难;同时PMTLM是一个多变量、强耦合、变参数的非线性系统。因此,为了改善电磁悬架用五相PMTLM系统在不匹配扰动下的调速性能,本文提出了基于不匹配干扰观测器的滑模速度控制(sliding mode speed control based on mismatched disturbance observer,MDO-SMC)策略和基于内模的滑模速度控制(sliding mode speed control based on internal model,IM-SMC)策略,仿真和实验结果证实了所提策略的可行性。本文的主要研究内容如下:(1)简要分析了五相PMTLM的基本特性,建立了其在五相自然坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型,搭建了PMTLM矢量控制系统。(2)介绍了滑模控制基本原理,提出了一种MDO-SMC策略,该策略在滑模面中引入不匹配干扰观测器,确保PMTLM系统对不匹配干扰和匹配干扰具有鲁棒性;将反馈q轴电流融入速度控制器中,实现电机速度和电流的双重控制,能使电机速度快速跟随且无超调。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型验证了所提控制策略的有效性。(3)提出了一种IM-SMC策略,该策略在MDO-SMC策略基础上,采用内模控制器将PMTLM系统变换为一阶惯性系统,采用内模调制系数α控制响应速度,实现了电机速度快速跟随且无超调,简化了动态性能设计。最后通过搭建Matlab/Simulink仿真模型验证了所提控制策略的有效性。(4)搭建了基于DSP(TMS320F2812)的五相PMTLM系统的实验平台,并在此平台上分别完成了本文所提出的MDO-SMC实验和IM-SMC实验,验证了所提控制策略的有效性。