直线电动机实现机床进给系统零传动（四）

滕航

　　控制技术的研究
/ T0 Z+ N: }& c( m　　控制技术是直线电动机设计的另一个重点和难点。
　　直线伺服系统运行时直接驱动负载，这样负载的变化就直接反作用于电动机：外界扰动，如工件或刀具质量、切削力的变化等，也未经衰减就直接作用于电动机：电动机参数的变化也直接影响着电动机的正常运行：直线导轨存在摩擦力：直线电动机还存在齿槽效应和端部效应。这些因素都给直线电动机的控制带来困难。控制算法中必须要对这些扰动予以抑制或补偿，否则容易造成控制系统的失稳。
! d9 r8 |' m9 U4 }: [' o2 a  M　　总体来说，控制器的设计要达到以下要求：稳态跟踪精度高、动态响应快、抗干扰能力强、鲁棒性好。不同的直线电动机或不同的应用场合对控制算法会提出不同的要求，所以要根据具体情况采用合适的控制方法。目前直线伺服电动机采用的控制策略主要有传统的PID控制、解耦控制，现代控制方法如非线性控制、自适应控制、滑模变结构控制、H∞控制、智能控制如模糊控制、人工智能(如人工神经元网络系统)控制等。
# F: i2 g# D# J/ {0 d　　可以看出，直线电动机的控制算法运算量大，而且在高速加工进给系统的实际应用中实时性很强，因此对整个数控系统提出了很高的要求。要满足这种要求，在优化控制算法的同时，还应采用高性能的硬件。在高速加工中心进给系统中通常采用全数字驱动技术，以PC作为基本平台，DSP实现插补和伺服控制。
& m4 o8 p! {5 c* p/ J/ f$ H　　虽然直线电动机的控制比旋转电动机难度大得多，但他们的电磁特性和运行原理基本相似，而旋转电动机的伺服控制技术已发展得比较成熟。所以在实验研究阶段，为了尽快建立实验系统，以验证设计的可行性，我们也可以将旋转电动机的伺服控制器改造成直线电动机的伺服控制器，这样可以降低研制的成本和周期，对开发专用的直线电动机伺服控制器也有指导意义。
　　试验研究理论研究是设计的基础，但要确定电动机的性能，归根到底还要靠具体的试验。旋转电动机的性能试验技术已经很成熟，并且已经标准化，但直线电动机的性能试验还没有统一的方法。因此研究高效精确的直线电动机性能试验方法也是一个很重要的课题，对理论研究也有促进作用。试验研究的关键点在于各项参数如速度、加速度、静态力、动态力、位移、温度等的准确测量，如果需要还要设计专门的试验台。根据理论计算的结果进行设计方案优化，在此基础上制造出样机，然后通过对样机进行性能试验，验证设计的正确性。一台性能优良的直线电动机往往要经过多次反复计算、试验才能制造出来。
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