改进式直线游标永磁电机控制：抗饱和PI与占空比调制

"fromthesaturatedregion.Basedontheanalysisoftheinfluenceofvoltagevectoronthemagneticthrust,afixed-switching-frequencydutyratiomodulationmethodisadopted.Thesimulationandexperimentresultsverifythattheimproveddirectthrustforcecontrolmethodcansubstantiallyreducethesuppressionamountandthrustforceripples,enhancingthesystemstabilityandrobustness. Keywords:linear电机；permanentlymagnetizedmotor；ant饱和；PIcontroller；directthrustforcecontrol；dutyratiomodulation 直线游标永磁电机（Linear Vernier Permanent Magnet Motor, LVPM）是一种用于实现直线运动的电动机，其工作原理与传统的旋转电机类似，但产生的动力是线性的而不是旋转的。这种电机在精密定位、高速直线运动等应用场景中具有广泛的应用。 抗饱和PI控制器是解决电机控制中常见的一个问题，即电机的磁饱和现象。磁饱和会导致电机的电磁性能下降，输出力矩或推力受限，从而影响系统性能。抗饱和PI控制器通过引入一个变结构的积分环节，可以防止积分项过大导致的控制器饱和，确保控制器在电机接近饱和状态时仍能有效地调整输出，从而快速使系统退出饱和区域。 直接推力控制（Direct Thrust Force Control, DTC）是一种直接控制电机推力的方法，它跳过了电流和位置的间接测量，直接控制电机的电磁推力。这种控制策略简化了系统结构，提高了控制的实时性和精度。然而，传统的DTC可能会导致较大的推力脉动和系统超调。 占空比调制（Duty Ratio Modulation）是电力电子领域中常用的一种调制技术，它通过改变开关器件的导通时间与总周期的比例（即占空比）来调整输出电压的平均值。在本文中，固定开关频率的占空比调制被应用于LVPM电机，以减少由于电压矢量变化引起的推力波动。这种方法有助于保持系统的稳定性，同时降低推力脉动。 仿真和实验结果证明了提出的改进型直接推力控制策略的有效性。通过结合抗饱和PI控制器和占空比调制，系统能够显著减小超调和推力脉动，从而提高整体系统的稳定性和鲁棒性，这对于直线游标永磁电机的高精度和高动态性能要求至关重要。 基于抗饱和PI控制器和占空比调制的直线游标永磁电机直接推力控制方法是针对电机控制系统中非线性饱和和推力脉动问题的创新解决方案。这一方法通过优化控制策略，提升了电机控制的性能，对于实际应用中的电机驱动系统设计具有重要的参考价值。"