众所周知,电机在我们的生产和生活中起着至关重要的作用,同时日常生活和工业生产中的许多控制系统都是直线运动的形式,但是驱动这一直线运动形式的动力源通常是由旋转电机和一些传动机构来完成。这不仅使得电机的输出效率大打折扣,而且控制系统结构的复杂性也给系统的稳定性和控制精度带来了困难。相比于旋转电机,直线电机在直线驱动领域表现出了更加明显的优势,它所具有的独特结构,省略了中间传动机构,使得控制系统更加简单,且推力输出和控制更直接,输出转矩更大,应用效率更高。本文基于实验室现有LMMZ-0020-075-00型永磁直线同步电机平台,首先分析了永磁直线同步电机的工作原理和输出特性,并应用矢量控制思想,实现了电枢绕组电流的磁链分量与转矩分量的解耦,从而建立起基于转子磁场定向的永磁直线同步电机数学模型,同时利用Matlab/Simulink工具箱构建了永磁直线同步电机的仿真模型。然后针对永磁直线同步电机控制中的两个关键问题——转子位置检测和空间矢量脉宽调制问题,提出了基于转子磁链的无传感器位置检测方法和改进的空间矢量脉宽调制方法。由于永磁直线同步电机是一个非线性的、参数耦合性和时变性强的系统,传统的控制方法无法达到良好的控制性能,所以文中使用了结合智能控制的模糊PID控制方法,将永磁同步直线电机的位置误差值和位置误差变化值作为模糊输入量,经模糊推理决策,于每个控制周期在线实时调整PID参数。本文设计了以TMS320F2812为控制核心的模糊PID控制器,并给出了控制器各主要硬件电路和软件的实现方法。同时对永磁直线同步电机进行了实验和仿真分析,从控制效果可以看出,基于模糊PID控制的永磁直线同步电机控制系统,在响应速度上小于250ms,系统超调量小于5%,定位精度高,跟踪性能和控制系统的鲁棒性大大提高。