基于硬件在环系统的永磁同步直线电机迭代学习控制策略研究

微特电机 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (12): 54-61.

基于硬件在环系统的永磁同步直线电机迭代学习控制策略研究

潘　敏¹,刘金华²,朱春媚²,李　旭³

1. 广安电气检测中心( 广东) 有限公司,东莞 523325; 2. 电子科技大学中山学院,中山 528402; 3. 广东产品质量监督检验研究院,东莞 523325

出版日期:2025-12-28 发布日期:2025-12-28
作者简介:潘敏( 1981—) ,女,硕士,工程师,研究方向为电器及其控制。
基金资助:
2023 年度广东省智能检测与智能装备工程技术研究中心项目( 电子科技大学中山学院 558) ;广东省高等教育科学研究项目(2021GXJK317)

Research on Iterative Learning Control Strategy for Permanent Magnet Linear Synchronous Motors Based on Hardware in Loop System

PAN Min¹,LIU Jinhua²,ZHU Chunmei²,LI Xu³

1. Guang’ an Electrical Testing Center ( Guangdong) Co., Ltd., Dongguan 523325,China;
2. University of Electronic Science and Technology of China,Zhongshan Institute,Zhongshan 528402,China;
3. Guangdong Testing Institute of Product Quality Supervision,Dongguan 523325,China

Online:2025-12-28 Published:2025-12-28

摘要/Abstract

摘要： 永磁同步直线电机( permanent magnet linear synchronous motors,PMLSMs) 因其高速、高精度特性,广泛被应用于高端数控机床,由于其直接驱动负载,易受负载实时变化和外部扰动的影响,因此控制策略的优化至关重要。本文针对 PMLSM 在数控机床中的两种典型运动,基于( dSPACE) 系统搭建实验平台,分别采用双闭环比例积分微分( proportion integral differential,PID) 控制实现高精度位置定位,并引入迭代学习控制( iterative learning control, ILC) 结合双闭环 PID 算法优化往复运动轨迹跟踪性能。实验结果表明,双闭环 PID 控制的定位精度达到了 2 μm,实现了微米级定位;ILC+PID 算法经历大约 40 个迭代周期,跟踪误差几乎接近 0。本文所提出的控制策略有效提升了 PMLSM的运行精度和抗扰动能力,为高端数控机床的精密运动控制提供了可行方案。

关键词: 永磁同步直线电机, dSPACE 系统, 迭代学习控制, 位置速度双闭环

Abstract: Permanent magnet linear synchronous motors ( PMLSMs) are widely used in high-end CNC machine tools due to their high speed and precision. However, since they directly drive the load, real-time load variations and external disturbances significantly affect system performance,making control strategy optimization crucial. This study focuses on two typical motion modes of PMLSMs in CNC machine tools. An experimental platform was established based on the dSPACE system,employing a dual-loop proportion integral differential ( PID) control for high-precision positioning and an iterative learning control ( ILC) combined with dual-loop PID algorithm for improving repetitive trajectory tracking performance. Experimental results demonstrate that the dual-loop PID control achieves a positioning accuracy of 2 μm, enabling micrometer-level positioning. The ILC + PID algorithm reduces the tracking error to almost zero after approximately 40 iterative cycles. The proposed control strategy effectively enhances the motion accuracy and disturbance rejection capability of PMLSMs,providing a feasible solution for precision motion control in high-end CNC machine tools.

Key words: permanent magnet linear synchronous motors ( PMLSMs ), dSPACE system, iterative learning control, double closed-loop of position and speed

潘　敏, 刘金华, 朱春媚, 李　旭. 基于硬件在环系统的永磁同步直线电机迭代学习控制策略研究[J]. 微特电机, 2025, 53(12): 54-61.

PAN Min, LIU Jinhua, ZHU Chunmei, . Research on Iterative Learning Control Strategy for Permanent Magnet Linear Synchronous Motors Based on Hardware in Loop System[J]. Small & Special Electrical Machines, 2025, 53(12): 54-61.

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