一、課題綜述及研究意義

    永磁同步直線電機在傳動系統和控制方面表現了精密性和高速性，在工業領域的應用得到了極大的發展，也促進了各國的科研人員對其進一步開發和研究。永磁同步直線電機控制系統的設計主要分為兩大部分：一是對開環系統的驗證，主要目的是檢驗構造的SVPWM的合理性；二是對典型三閉環控制系統的仿真，驗證

技術的合理性和通過對參數的調試找出最合適的控制狀態。

對于該課題，首先應了解永磁同步直線電機的發展簡史，及其在工業領域的各種用途，學習常見的控制技術。也可與旋轉電機進行比較，論述直線電機的結構與工作原理，分析坐標變換及不同坐標下的模型。然后根據電機的模型結合控制系統的設計方法對整個控制環節進行閉環仿真。

研究意義：在許多工業領域中，被控對象的運動路徑往往是直線形式，但長期以來人們都是通過旋轉電機加上機械變換環節獲得最終的直線運動、單向位移或者雙向往復位置。顯然，這種獲得直線運動的方式具有“間接”性質。而如今炙手可熱的直線電機可將電能直接轉換為直線運動的機械能，無需中間機械傳動變換裝置，具有速度快、結構簡單、工作穩定、靈敏度高、成本低等優點。

    雖然由于直線電機本身理論上和技術上不夠完善，控制理論的不成熟等缺點，一直限制著直線電機的發展。但在20世紀下半葉，電工領域中的新原理、新材料和新技術的出現使得直線電機的發展逐漸加速，并逐步取代原來利用旋轉電機加中間轉換裝置來產生直線運動的系統，使得其地位越來與重要。目前在交通運輸、機械裝卸、機械加工、制造自動化、儀器設備、家用電器等很多方面都有直線電機的應用實例。直線電機的需求越來越廣泛。

二、課題擬采取的研究方法和技術路線

    本課題在永磁同步直線電機在工業領域方面的應用日益增加，但其控制方法和控制策略還有待進一步優化的背景下，對永磁同步直線電機的控制系統進行了設計與仿真。以Matlab/simulink軟件為主要技術，通過對各個環節的原理進行介紹分析，再利用仿真軟件對各個模塊進行分部設計，最后利用各模塊搭建整體的開環和閉環系統，驗證控制方法的可行性和實用性。

三、主要參考文獻

[1]YANG Guijie,SUN Li,CUI Naizheng,et al.Study on method of the space vector PWM[J].Journal of the Chinese Society for Electrical Engineering,2001,21(5):79-83

[2]DanaherMotion.PLANTINUM直接驅動直線電機(DDL)[J].2006.25(2),2-6

[3]楊曉峰,樊曉平,楊勝躍.迭代學習初態問題研究及其在機器人中的應用[J].計算技術與自動化,2001,20(4):15-18

[4]謝玉春.精高性能交流伺服電機系統控制策略綜述[D].哈爾濱工業大學,2011

[5]ZHU Xiaodong,CHENG Zhiping,JIAO Liucheng. Study to the simulation model for the permanentmagnetic linear synchronousmotor(PMLSM)[J].Mining&Processing Equipment, 2006, 34(7): 84-87

[6]Ali W.H.,Zhang Y.,Akujuobi C.M.,et al. DSP-based PID controller design for the

PMDC motor.International Journal of Modeling and Simulation,2006,26(2):143-149

[7]杜志強.高響應短行程直線直流電機的建模、控制與實驗研究[D].華中科技

大學,2005

[8]高菲.高精度全閉環伺服系統研究[D].青島大學,2009

[9]蘇奎峰等編著.TMS320X28lX DSP原理及c程序開發[M].北京:北京航空航

天大學出版社,2008

[10]王成元,周美文等.矢量控制交流伺服驅動電動機[D].北京:機械工業出版社,1994(12):40-59,178-190

[11]劉凌云.基于DSP的永磁同步直線電機伺服控制系統的研究[D].華中科技大學,2008

[12]楊正新,陳志華,涂陽虎等.直接驅動的發展與未來[J].中國機械工程,2000

11(10):1180-1183

[13]劉輝.交流伺服系統及參數辨識算法研究[D].南京:南京航空航天大學,2005

[14]譚威,羅仁澤,高文剛等.基于TMS320F28335的DSP最小系統設計[J].工業控制計算機,2012,25(4):98-99

[15]王廣宇.精密伺服永磁同步直線電機推力波分析及其控制模型研究[D].沈陽工業大學碩士學位論文,2006.3

[16]王桂宏.直線伺服系統的離散滑膜控制研究[D].沈陽工業大學,2007

二、畢業設計（論文）工作實施計劃www.628tf.com

（一）畢業設計（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應達到的水平與結果

理論分析：本課題擬采用的控制方法，利用電流反饋解耦控制技術作為控制系統的主要調控策略。通過對坐標變換原理和電機模型的研究構造出SVPWM的實現方法。利用自動控制原理的知識對控制系統進行典型的三閉環控制系統設計，最后利用Matlab/simulink對所構造的系統進行仿真驗證系統的合理性。

軟硬件要求：所進行的設計需要用Matlab軟件進行仿真，因此必須熟練使用軟件的常規元件庫，如常值函數庫、端口庫、數學操作庫、信號流向庫等，對系統分部模塊的搭建時會頻繁使用這些元件庫進行數學公式的設計。還需要掌握一些特殊的元件庫，如電氣元件庫和GUI元件。在對系統進行開環和閉環設計時，會加入電氣元件如電機，和一些測量電氣量的元件，因此這些特殊的庫使用也要掌握。

應該達到的水平與結果：本次設計完成后，應該能夠得出每個環節的模塊并獲得相應的仿真結果。具體來說應包括:

    （1）坐標變換模塊：能后實現三相靜止坐標到兩相旋轉或靜止坐標的轉換及其逆變換；

（2）扇區選擇模塊：能夠在一周其內獲得6個扇區的選擇并使得每個扇區的保持時間相等；

（3）脈沖觸發模塊：由時間選擇、時間切換等模塊組成的脈沖觸發模塊應能實現按照一定頻率輸出相應觸發脈沖的功能；

（4）SVPWM模塊：能夠獲得合適的正確的逆變電壓；

（5）開環仿真模塊：能夠驗證所得的SVPWM模塊的合理性；

（6）閉環仿真模塊：能夠實現通過參數的調整得到合適的控制結果，并獲得各個環節的仿真圖。