为了解决长行程定子不连续永磁直线同步电机存在的因无法全程安装位置传感器和不同动子和定子之间的电磁参数不固定所造成的控制性能下降的难题, 提出一种在每一段定子内先进行参数标定, 再进行速度控制的控制系统设计。首先, 在动子进入过程中, 对电机进行电磁参数标定, 根据标定参数对控制器参数进行调整, 以达到更好的控制效果。然后, 使用无位置传感器控制系统使动子快速达到设定速度值并稳定运行。实验结果表明: 动子进入过程参数标定精度分别为0.002 Wb和0.000 4 H; 无位置传感器控制中位置估计精度为0.63 mm, 速度收敛时间为0.45 s, 稳态误差为0.02 m/s。基本满足永磁直线同步电机用于长行程运输的控制快速性、稳定性等要求。

针对Sawyer电机驱动的平面定位台的多轴精密定位问题(X、Y和θz轴), 提出了一种新的部分无传感控制方法。用激光干涉仪检测定位台一个方向上的平移运动和摆动, 并构建相应的闭环控制;同时, 应用滑模观测器估计另一个方向上的平移运动并构建对应轴的闭环控制。在此基础上, 通过实验从开环控制、多轴全闭环控制及部分无传感控制三方面对比了定位性能。实验结果表明: 采用部分无传感控制, 多轴平面定位台的重复定位精度达到亚微米(0.25 μm)级;部分无传感控制下的动子行程与开环控制相同(X轴300 mm、Y轴300 mm), 远大于基于多轴位置传感的全闭环控制下的动子行程(X轴100 mm、Y轴100 mm);获得的结果可满足应用设计要求。

为提高标识设备关键部件-高速点阵式脉冲喷射发生器的性能以改善喷印效果，在建立喷射器数学模型的基础上，设计了滑模观测器。通过观测器构成反馈系统，在不增加硬件成本的前提下实现对高速脉冲喷射器的无传感器控制，使其能够准确跟踪理想轨迹，降低阀芯与静铁的冲击速度，并消除振动和噪音。实验结果表明，喷射器工作过程中阀芯与定位静铁的冲击速度由开环控制的0.55 m/s降到了闭环控制的0.02 m/s，振动和噪音基本消失，喷射效果明显改善。对钢铁产品进行的喷码实验显示，设计的喷射器的性能可以满足实际生产需要。研究过程为高速脉冲喷射器控制单元的设计提供了理论基础。