大型望远镜的弧形电机建模与控制仿真

21世纪初,针对大型天文望远镜传动特点,研制开发了适用于大型天文望远镜的弧形电机拼接的直接传动方式.这种传动方式有诸多的优点,但是存在较大推力波动,这将直接影响望远镜的跟踪精度.针对该种传动方式的缺点,本文采用空间电压矢量脉宽调$q(SVPWM)的方法对电机进行控制,采用Matlab/Simulink建立了弧形电机的仿真模型和矢量控制系统的仿真模型.仿真结果表明,电机在带负载的情况下,可以获得快速的动态响应和平稳的水平推力,三相电流接近理想的正弦波形,从而使电机得到平稳的速度和推力,保证了电机的运行性能,满足望远镜跟踪需求.     

一种新型YASA电机冷却系统的优化设计

围绕着提高电机的功率密度,提出了一种新型直接冷却式轴向磁通分块铁心无磁轭(YASA)电机,根据传热学及流体力学理论对其热和流体耦合场进行了分析,对该电机的冷却系统进行了优化设计。YASA电机与直接冷却式YASA电机的三维CFD模型,通过采用有限元法(FEM)求解了电机的稳态三维温度场,最后,YASA电机,并将仿真的结果进行对比验证该电机散热系统的。     

基于场定向控制方式减小永磁直线同步电机推力波动

由于边端效应和齿槽效应,永磁直线同步电机在运行中存在推力波动问题。该文在有限元分析的基础上,利用傅里叶级数进行非线性分析,得到电机的磁阻力和位移的关系表达式,采用场定向控制的方法对电流环电流进行实时补偿,从而达到消除推力波动的目的。实验结果表明在对电流进行补偿后,推力波动和速度波动较小,基本稳定在给定值。     

永磁同步电机永磁体形状分析与优化

本文通过对永磁体形状进行分析和优化使永磁同步电机产生正弦形反电动势。首先在理想条件下利用拉普拉斯方程对永磁同步电机的永磁体形状进行了推导,并提出了两种近似的永磁体形状来代替理想的正弦形永磁体,然后通过对两种永磁体气隙进行有限元分析,可以得出这两种永磁体产生的气隙磁密与标准的正弦形气隙磁密波形比较接近。最后通过对两种永磁体电机的反电动势进行谐波分析得出弧形永磁体较瓦片型永磁体产生的反电动势谐波成分少,更适合用于永磁同步电机。     

IPMSM全速域无传感器控制切换策略研究

为了实现内置式永磁同步电机(IPMSM)全速域无传感器控制,提出了一种光滑连续的三次函数比例切换策略。采用改进脉振高频电压注入法结合优化的滑模观测器法,实现IPMSM零低速和中高速范围转子位置、转速估计;提出从切换比例系数导数有无突变的角度考虑速度切换平顺性,并设计了无切换比例导数突变的三次函数比例切换策略,优化全速域无传感器控制算法切换平顺性,最终实现对IPMSM全速域内的无传感器控制。利用Matlab/Simulink软件对提出的无传感器控制切换策略进行仿真研究,其结果表明：与传统控制策略相比,提出的无传感器控制切换策略能够提高转子位置和转速估计精度,提升切换平顺性和系统动态性能。     

基于DSP28335精密三轴测试转台控制系统设计

论述了用于雷达天线测试的精密三轴测试转台控制系统的设计原理及关键技术,转台传动链齿隙、处理器运算速度和精度、控制算法、控制参数及控制器运算性能等因素是影响测试转台动态性能和指向精度的重要因素,为了提高控制系统动态性能和稳态指向精度,给出了基于浮点DSP和智能PI控制算法的双电机驱动数字控制系统设计方案,并对系统轴系精度进行了分析和误差补偿算法处理。经使用验证,该控制系统运行稳定、可靠、定位精度高,满足设计要求。     

双边永磁同步直线电动机磁阻力分析及最小化

对一种双边永磁同步直线电动机进行二维建模,将电机的磁阻力分解为边端力和齿槽力独立的两部分,采用半无限边端结构建立由边端效应产生的磁阻力分析模型,通过优化初级铁心长度的方法将边端力幅值从原来的28 N降低到10 N;采用周期边界条件的方法,建立齿槽力分析模型,通过改变齿槽槽距,从而提高槽数与永磁体极数的最小公倍数,将齿槽力幅值从原来的4.1 N降低到1.3 N。这些减小力矩波动的措施经过实验样机验证合理可行。     

盘式轮毂电机的绕组等效模型研究

为了研究盘式轮毂电机的温升,建立了盘式轮毂电机的三维有限元(FEM)模型,对盘式轮毂电机的绕组结构进行分析,运用相关的传热学理论对绕组以及绝缘材料等进行建模。文中提出了双层绕组等效模型,并使用该模型计算了盘式轮毂电机的绕组等效导热系数,采用有限元方法对该电机进行了绕组温度场的精确计算。最后,对盘式轮毂电机进行台架试验,通过仿真与试验验证了该模型的准确性。     

基于滑模算法的航空稳定平台控制

由于机载稳定平台工作中会受到飞机振动、风阻力矩等外界干扰因素的影响,导致探测设备出现指向不稳定、跟踪精度低等问题。研究了滑模控制算法在航空稳定平台上的应用,利用Matlab/Simulink建立了永磁同步电动机伺服系统的滑模控制仿真模型,通过仿真和在试验系统上测试,实验结果表明滑模控制算法与普通PI算法相比较,不容易受到外界干扰力矩的影响,具有较好的鲁棒性,在相同外界干扰的情况下可以保持较好的跟踪精度。     

基于永磁同步电机的航空稳定平台伺服系统实现

传统的航空稳定平台一般采用直流有刷电机进行驱动,由于该种电机具有电刷和换向器,存在高空低温电刷易结霜、电刷易产生电火花等问题,严重影响了电机的使用寿命。同时该种电机电刷的摩擦力矩是影响电机力矩平稳性的一项重要因素。相对于直流有刷电机而言,永磁同步电机采用电子换相,不存在以上问题,更适合于航空环境。设计了基于永磁同步电机的伺服系统,研究了矢量控制方式。实验测试结果表明,基于永磁同步电机的伺服系统各项指标满足实际系统的要求。