模糊控制在開關磁阻直線電機上的應用

開關磁阻直線電機結合傳統(tǒng)開關磁阻電機和直線電機優(yōu)勢，電機動子直接與負載相關聯(lián)，消除了傳統(tǒng)的機械傳動系統(tǒng)，減少了損耗，降低了成本，同時電機具有起動力矩大，過載能力強，調速范圍廣等優(yōu)點。相比其他的交流直線電動機，LSRM在高精度加工以及大功率傳輸方面有更廣泛的應用前景。但是LSRM是一個多變量高度耦合、非線性很嚴重的系統(tǒng)，常規(guī)控制方法因為參數(shù)的變化不能在整個工作范圍內兼顧穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)性能要求，難以獲得良好的控制效果。近來發(fā)展起來的 Fuzzy控制是一種仿人智能控制法，它不依賴被控對象的數(shù)學模型，便于利用人的經(jīng)驗知識實行控制，這對于一些復雜可變或結構不確定，難以用準確的數(shù)學模型描述的系統(tǒng)而言是非常適宜的，具有較強的魯棒性，特別是對于無法確定的復雜對象具有較好的控制性能。本文用Matlab仿真，通過模糊控制和PD控制的比較，證實了模糊控制在大范圍變動時，動態(tài)響應快，超調小，且具有良好的魯棒性。為開關磁阻直線電動機的實際應用提供了一種有效的方法。

1 LSRM結構
開關磁阻直線電動機的結構如圖1所示，電動機由動子和定子兩部分組成，動子結構件由鋁型材制作，慣性小，磁路隔離效果好，3個相同的繞組安裝在動子上，三相繞組間按互差120°電角度排放；定子導軌由條狀O．5 mm厚的硅鋼片疊成。電動機電氣和機械參數(shù)見表1。

2 LSRM數(shù)學模型
直線開關磁阻電動機的單相回路電壓平衡方程為：

式中：Uj為j相繞組的電壓；Rj為j相繞組的電阻；ij為j相繞組的電流；ψj為j相繞組的磁鏈。

這里電感Lj是相電流ij和動子相對位移x的函數(shù)。
將式(1)代人式(2)中，可得：

式中：M是電機動子的質量；B是摩擦系數(shù)；x是動子位置；fe是電機產生的電動力。

盡管上述LSRM的數(shù)學模型從理論上完整、準確地描述了LSRM電動機中的電磁及力學關系，但由于L(x，i)以及i(x)難以解析，使用起來卻很麻煩，往往根據(jù)要求和實際情況做簡化。