高速机床的交流直线电机进给驱动系统

针对交流永磁同步直线电机进给驱动系统和交流异步直线电机进给驱动系统两种典型零传动进给系统，阐述了直线电机进给驱动系统的总体结构、运行与控制原理，给出了其控制方法和驱动控制系统的实现方案。     

双足反向型直线超声电机的优化设计及性能仿真

为实现成对微部件反向同步动作的精密定位,设计了一种双足反向型直线超声电机。该电机以矩形板面内一阶纵振和二阶弯振模态为工作模态,通过三角形结构将激励振动放大并在驱动足位置形成椭圆运动,从而驱动两滑条实现反向直线输出。基于工作频率一致性要求进行了电机结构优化,采用谐响应分析验证了设计的可行性。建立定子滑条刚柔接触有限元模型,实现了电机输出性能的仿真。仿真结果说明该电机具有较好的稳定性,空载速度和输出推力分别达到120mm/s和30N。     

宏/微双重驱动的新型直线电机研究

大行程、高精度,同时易于小型化的移动机构是先进制造业等领域要解决的关键问题之一,综述了现有宏/微双重驱动机构和直线超声电机的研究进展和存在问题,提出了一种宏微双重驱动新型直线压电电机,使其既能与超声电机一样,直接驱动、响应快、不受磁场干扰实现宏驱动;又能与微驱动一样,精密定位,实现微驱动,并把宏微运动结合起来,在一个电机上同时实现宏微驱动,通过有限元分析软件,计算复合振子的振动模态和静态变形,分析了宏微驱动原理,给出了宏微驱动新型直线电机驱动电源的设计方案。     

宏微直线压电电机微驱动机构设计与分析

为了解决宏微驱动直线压电电机微驱动位移较小、对宏动定位误差的补偿能力不足的问题,提出一种宏微驱动钹型直线压电电机。采用钹型复合压电叠堆为驱动单元替换压电陶瓷片组成的压电叠堆,实现轴向位移的一次放大,通过弹性拨齿的柔性铰链结构将钹型压电叠堆输出的微位移二次放大。该电机可在特定的驱动频率、工作电压和相位差下实现振子振动模态下的超声驱动,也可以通过微位移放大机构实现静态变形的微驱动(蠕动)。建立了该直线压电电机的三维有限元模型,利用有限元软件分别对弹性拨齿、钹型压电叠堆和复合振子进行静力学分析和静态优化设计。有限元仿真表明:基于柔性铰链结构的弹性拨齿经过优化后,最小刚度小于钹型压电叠堆的最小刚度;在相同条件下,优化后钹型压电叠堆沿轴向方向的静态变形量比由压电陶瓷片组成的压电叠堆的静态变形量提高了8.45倍;采用基于柔性铰链结构的弹性拨齿和钹型压电叠堆组成的复合振子的拨齿质点沿水平方向的静态位移量比优化前提高了12.1%,大幅提高了微驱动对宏动定位误差的补偿能力,为压电电机微驱动的结构设计及优化提供依据。     

直线电机驱动潜油无杆泵

目前在各大油田采油厂的生产中,管、杆偏磨成为一个不容忽视的问题,直线电机驱动潜油无杆泵的应用则可以有效解决这一问题。直线电机驱动潜油无杆泵是把潜油直线电机与动筒式抽油泵结合为一体的无杆采油系统,潜油直线电机直接驱动抽油泵,取消了机械传动部分,减少了功率损耗。潜油直线电机采用永磁同步直线电机,功率因数高,励磁电流小。抽油泵为上行程时吸液,下行程时排液的工作方式的新型动筒式抽油泵,适合潜油直线电机位于抽油泵下方的工作方式。     

高速高效加工中心的新型结构

对高速高效加工中心进行了研究,提出工件固定、以直线电机组成并联链直接驱动刀具作多自由度运动,并实现高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的新型结构。开发全闭环交流永磁同步直线电机进给系统,设计高可靠性换刀系统和敏捷化托盘交换系统。     

直接驱动的发展与未来

通过比较电机－丝杠螺母副传动链与直线电机直接驱动的优缺点,阐述直接驱动替代传统驱动模式的必然发展趋势;介绍直线电机在机械制造、工业过程控制、交通运输及军事武器装备等方面的应用与未来发展。     

模糊PID控制在伺服系统中的应用

针对高速数控机床的应用需求越来越多,以交流永磁同步直线电动机为驱动元件的高速伺服系统是最为有效的解决途径。以数控机床直线交流伺服系统为研究对象,首先进行了主回路及配电的设计,然后对其中主要部件进行选型。然后针对核心部件永磁同步直线电机建立电流、速度、位置三闭环的PID控制模型,应用PID优化理论及模糊自适应理论,对PID参数进行整定优化,并用MATLAB/SIMULINK进行动态仿真、计算,仿真结果表明采用上述方法提高了数控机床交流伺服系统设计整定的效率和精度、改善了系统动态响应性能。     

直线电机的发展及其磁阻力优化综述

针对传统间接驱动系统在自动化设备上的应用缺陷等问题,提出了直接驱动的概念,以直线电机为动力源直接推动运动台运动。在比较直接驱动与传统间接驱动性能的基础上,论述了直线电机在大行程、高速高精度自动化控制领域的应用趋势,并从驱动原理、驱动力和定位精度等方面介绍了国内外直线电机的研究现状。针对影响直线电机驱动性能的磁阻力参数,归纳了相关文献削弱磁端效应和减少齿槽力的原理和研究方法,并从电机本体设计与电机控制技术两个方面对直线电机磁阻力的优化方法进行了总结。研究结果表明：直线电机以其良好的运行性能将逐步取代传统旋转电机的市场地位,同时直线电机在工程应用上的深入推广必须解决制造工艺、电机热效应、电机驱动器设计等问题。     

基于干扰观测器的直线电机速度控制研究

永磁同步直线电机传统模糊PID控制难以适应变负载工况。针对这一问题,建立永磁同步直线电机数学模型,利用模糊PID,通过设计干扰观测器对因负载变化带来的干扰进行补偿,来实现对永磁同步直线电机速度的精确控制。通过对控制策略进行仿真验证,证明基于干扰观测器的模糊PID控制策略的控制效果明显优于传统的模糊PID控制。     

在振动筛上实现振动同步传动及试验研究

在自同步理论研究中,存在着一种现象,无直接驱动源的激振器仍能跟随另外一个或多个有源驱动的激振器同步运转,即称振动同步传动。针对直线振动筛的振动机构,应用Lagrange能量方程建立动力学模型,根据线性叠加原理得到系统稳态时的响应,利用时间双尺度法获取频率俘获方程,并给出直线振动筛实现"振动同步传动"的同步性判据及同步状态下的稳定性判据。在供电频率50Hz的试验条件下,测量得到电机2断电前后稳态时系统的响应及两激振器的相位差和转速,验证了理论方法的正确性,为直线振动筛在振动同步传动理论方面的应用提供了依据。     

高架桥式龙门高速加工中心直线进给系统的设计

介绍一种高架桥式高速加工中心直线进给系统的设计。阐述了高速直线进给时所采用的直线电机驱动系统的外形,以及选择直线电机时需要考虑的主要参数和原则。给出了Y向直线进给的控制方案,并根据X向采用双直线进给电机的特点提出了提高同步精度的方案。     

双直线电机驱动的H型运动平台同步控制研究

介绍了双直线电机驱动的H型运动平台同步控制特点,使用SimMechanics建立H型运动平台动力学模型,使用模糊逻辑控制算法消除机械耦合的影响,提高双直线电机的同步运动精度.     

直线超声电机特性测试系统的设计及试验

针对现有直线超声电机特性测试系统存在的测试精度低、功能单一和自动化程度低的问题,笔者设计了一种直线超声电机特性测试系统,主要由电机驱动模块、数据采集模块和测试控制及数据处理模块3部分组成。电机驱动模块以STM32F429微控制器为核心,可方便实现对驱动信号的电压、相位以及频率等参数调节;数据采集模块主要由位移传感器、拉压力传感器和高速数据采集卡组成;测试控制数据处理模块主要由PC机实现。利用该系统对一种蝶形直线超声电机的机械特性和瞬态特性进行了测试,结果表明:该系统可很好地实现对直线超声电机的特性测试,而且操作简便,易于扩展。     

轻载荷高精密永磁同步直线电机控制性能研究

分析了轻载荷高精密永磁同步直线电机中的电磁场分布,利用Matlab建立了永磁同步直线电机的模型,采用高能永磁体的正弦电流控制方法实现交轴电流的矢量控制并且构建了永磁同步直线电机位置控制的仿真系统,与实验结果进行了比较。     

直线电机在微电子领域中的应用

直线电机是一种做直线运行的驱动电机.它的性能优劣直接影响到设备的精度、生产效率及产品的质量.文章介绍了如何用工业控制器和直线电机驱动器实现直线电机的超高速、高精度、无过冲、无振荡控制.直线电机的速度环由驱动器用PP算法闭合,位置环由工业控制器用带速度前馈的PID算法闭合.     

双定子直线振荡电机及其控制方式研究

为实现低成本、高性能的直线振荡电机控制,在介绍双定子结构及运行原理的基础上,采用磁路方法对双定子直线振荡电机进行了建模,根据建模结果,详细阐述了双定子直线振荡电机的变频、变压及复合控制方案,给出并对比了不同硬件驱动方案的优缺点。实验结果表明,采用磁路方法建立的模型是正确的,动子振荡频率与供电频率相等,动子所受电磁力与电枢电流成正比,通过变压控制可实现电机的振幅精确控制。受负载影响,电机在空载和负载时的共振点不同,且振荡电机的运行特性数学模型与驱动控制方案有关。     

多电机变频同步驱动技术在全断面掘进机领域的应用浅析

介绍了多电机变频同步驱动技术在全断面掘进机领域的应用,重点介绍了在刀盘驱动中的实现方式,分析比较了不同控制方式的特点,通过对多电机变频同步驱动的控制结构、控制方式以及设计要点的分析,为全断面掘进机选择多电机变频同步控制方案提供参考。     

基于Gantry驱动的双直线电动机高速动态同步误差性能测试研究

分析高速龙门机床中应用双直线电动机驱动同步进给轴的优越性。给出了基于SIMUERIK 840D的Gantry龙门同步功能控制双直线电动机高速同步驱动的实现方法。探讨通过应用双频激光干涉仪测量动态同步误差方法,并在自构建的龙门驱动实验台上,对主从轴的动态同步误差进行测试实验。测试结果表明:在Gantry控制驱动下,主从轴的动态同步误差随进给速度增大而增大;不同的龙门负载会在直线电动机加速和减速阶段对同步性能产生影响。     

非共振式压电直线电机精密驱动及定位控制

为实现光机结构、集成电路等领域中大行程及高精度的位移控制,利用较为适用的非共振式尺蠖型压电直线电机,基于高压功率运算放大器,设计了非共振式压电直线电机的精密复合放大驱动电路,通过理论分析及实验得到的伯德图验证了驱动电路的分辨率和幅频特性。以现场可编程门阵列(FPGA)为核心处理器,以光栅尺为反馈元件,通过分析非共振式压电直线电机的多种运行模式,根据直线电机的运行时序,设计完成了开环大范围整步运行模式与闭环小范围单步运行模式相结合的控制策略,在单步运行模式中分别设计完成了PID控制算法及PID与压电陶瓷迟滞逆模型前馈相结合的复合控制算法。实验结果表明,该控制策略能够实现大行程内的精密位移控制,复合控制算法具有比PID更加优越的控制效果,能够在21mm大行程内实现1.5nm的闭环定位控制精度,直线电机的最大驱动力可达300N,满足大行程高精度位移控制的应用需求。