基于端口受控哈密顿模型的永磁同步直线电机无源控制

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1、学校代码10459学号或申请号201212182109密级If州k%硕士学位论文基于端口受控哈密顿模型的永磁同步直线电机无源控制作者姓名陈华导师姓名支长义副教授•学科门类专业名称控制理论与控制工程培养院系电气工程学院完成时间：2015年5月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权

2、归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：曰期：》丨;T年石月夂曰AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterBaseonPort-Controlled

3、HamiltonianModelofPermanentMagnetSynchronousLinearMotorPassivity-basedControlByHuaChenSupervisor:Prof.ChangyiZhiControlTheoryandControlEngineeringSchoolofElectricalEngineeringMay2015摘要摘要永磁同步直线电机不需要中间传动装置，能够直接将电能转换成机械运动的机械能，并具有高速、高效、高精等优点，在数控机床等领域得到广泛应用。由于它结构的不封闭，引起端部效应等，相比于旋转电机，控制难度加大，因此要寻求更加优

4、异的控制方法对其进行控制研究。近年来，一种基于互联与阻尼配置的无源控制方法受到高度重视，并得到很快的发展，其主要特征是被控对象具有端口受控耗散哈密顿结构，该方法以系统总能量作为哈密顿函数设计控制器，并具有明确的物理意义、参数容易调节、闭环系统稳定于平衡点等优点，对工业控制有很大帮助。本文对直线电机的发展、国内外研究现状、控制策略进行了回顾，并简单介绍了直线电机的分类，在合理假设的条件下，运用坐标变换的方式建立了永磁同步直线电机的电磁和机械运动数学模型。根据端口受控耗散哈密顿系统理论，把永磁同步直线电机看成一个二端口(电气端口和机械端口)装置，引入互联与阻尼配置，设计了系统的无源控制

5、器，针对负载阻力未知的情况，构造了负载阻力观测器。为了达到更好的速度控制效果，采用分层控制策略，内环仍采用互联与阻尼配置的无源控制，外环将H鲁棒控制方法应用到永磁同步直线电机控制系统中。依据Lyapunov稳定性定理，分析了所设计控制器的稳定性问题，并在MATLAB/Simulink平台上，搭建模块并对带观测器的无源控制和H鲁棒控制的无源控制方法进行仿真分析。仿真结果表明，加负载阻力观测器的无源控制器可以有效的抑制负载阻力未知带来的扰动，H鲁棒控制方法的引入，能够进一步提高系统的抗扰能力，增强系统的鲁棒性。关键词：永磁同步直线电机；端口受控耗散哈密顿系统；互联与阻尼配置；无源

6、控制；负载阻力观测器；H鲁棒控制IAbstractAbstractPermanentmagnetsynchronouslinearmotordoesnotneedintermediatetransmissiondevice,whichisabletodirectlyconvertelectricalenergyintolinearmotionofmechanicalenergy.Andithasanadvantageofhighresponsespeed,highefficiencyandhighprecision.Soitiswidelyusedinthefieldofnume

7、ricalcontrolmachinetools,etc.Becausepermanentmagnetsynchronouslinearmotorhastheunclosedstructure,whichcausesendeffectandothers,whatincreasesthedifficultyofitscontrol.However,weshouldseekformoreexcellentcontrolmethodtoresearchforit.Inrec