着如下一些不足：1、直线电机初级铁芯沿磁场移动的方向是开断的，长度是有限的，不连续的，因而对

移动磁场来说出现了一个“进入端”和一个“出口端”，这就产生的直线电机所特有的“边端效应”，

使得电机的损耗增加，出力减小。2、直线电机初级、次级之间的间隙，由于机械结构的限制和工艺水平

的影响，一般要比旋转电机的气隙大 2 至 3 倍，因而使直线电机的功率因数和效率大大降低。3、发热量

大，需要较好的冷却系统。 

四、 直线电机的控制技术 

直线电机的控制技术主要可从两部分来研究：驱动电路部分与控制器部分。 

驱动电路要求能够提供大电压、大电流的大功率驱动系统。80 年代以前主要以大功率三极管串（并）

联的方式进行功率放大，由于各个功率管性能、参数等不一致，比较难以匹配与调试。再加上要自已搭

配比较多的外围电路，如保护电路（短路、过流、过热、熔丝、缺相、过压、限幅）、吸收电路等使电

路过于庞大，从而出错率增加。近年随着微电子技术的高速发展，大功率开关管 IGBT，以及智能型大功

率开关功率模块 IPM 已经非常成熟，在普遍的交流伺服系统、以及变频器等装置中都已经成熟的应用。

使用 IPM 的优点如下：驱动电路内置，保证的 IGBT 间连线最短，使驱动回路阻抗变低，使系统在最佳

状态下驱动 IGBT。并且 IPM 还内置了几乎所有的保护电路（短路、过流、过热、缺相、过压），简化了

用户电路，缩短了用户开发时间，如三凌的 PM30CSJ060。 

控制器的控制方法可分为开环控制与闭环控制，一般对精度要求不高（如定位精度在 0.05mm 以上），

可采用开环控制，这种控制方式简单可靠。闭环控制时一般在要求定位精度在μｍ级时使用，一般需要位

置检测装置作为反馈信号进行闭环控制，一般使用高速高精度光栅尺作为位置检测装置。控制方法还可以

分为模拟控制器、数字控制器与模拟数字混合控制器。现代控制策略大部分是针对数字控制器而言的，以

下针对数字控制器阐述一下控制策略，大致可以分为以下三类：传统控制策略、现在控制策略、智能控制

策略。在对象模型确定、不变化且为线性，以及操作条件、运行环境确定不变的条件下，采取传统控制策

略是简单有效的。但在高精度微进给的高性能场合，就必须考虑对象的结构与参数变化以及各种不确定因

素，才能得到满意的控制效果，这时就必须采用现代控制策略与智能控制策略。 

传统控制策略有 PID 反馈控制、解耦控制等，在交流伺服系统中被广泛应用。PID 控制算法蕴涵了动

态控制过程中的过去、现在和将来的信息，而且配置几乎为最优，具有较强的鲁棒性，是交流伺服电动机 

最基本的控制形式，其应用广泛，并与其它新型控制思想相结合，形成了许多有价值的控制策略。而在速

度与电流回路中都具有耦合作用，在动态过程中，可以采用解耦控制算法加以解决，使各变量的耦合减小

到最低限度，以使各变量都能得到单独的控制。 

现代控制策略：  1>、自适应控制：对于直线伺服电动机特性参数的缓慢变化这一类扰动及其它外界

干扰对系统伺服性能的影响，可以采用自适应控制策略加以降低或者消除。自适应控制一般分为模型参考

自适应控制和自校正控制。2＞、变结构控制：它在本质上是一类特殊的非线性控制，其非线性表现为控

制的不连续性。由于滑动模态可以进行设计、且与控制对象参数及扰动无关，这就便于变结构控制具有快

速响应、对参数及扰动变化不敏感、无需在线辨识与设计等优点，因此在伺服系统中得到了成功的应用。

但振动问题限制了它在某些场合的应用。3＞、鲁棒控制：针对控制对象模型的不确定性（包括模型的不

确定性、非线性的线性化、参数与特性时变、漂移、工作环境与外界扰动），设法保持系统的稳定性和品

质鲁棒性。主要有代数方法与频域方法。频域方法是从系统的传递函数矩阵出发设计系统，

∞

H

控制是其

比较成熟的方法，其实质是通过使系统由扰动至偏差的传递函数矩阵的

∞

H

范数取极小或小于某一给定

值，据此来设计控制器，对抑制扰动具有良好的效果。4＞、预见控制：是指对目标值的过去、现在、未

来和干扰信号的未来情况完全知道的情况下，使目标值与被控量间的偏差整体达到最小，所以就自然地把

其归为在全控制过程期间的某一评价函数取最小值的最优控制理论框架之中。 

智能控制策略：对控制对象、环境与任务复杂的系统宜采用智能控制方法。模糊逻辑控制、神经网络

和专家控制是当前三种比较典型的智能控制策略。现在神经网络与专家控制还不是很成熟，还需要世界各