基于内模的圆筒永磁直线电机滑模速度控制

为了提高圆筒永磁直线电机(tubular permanent magnet linear motor,TPMLM)在不匹配扰动下的调速性能,提出一种基于内模的滑模速度控制策略。该策略采用内模控制方法(internal model control,IMC)将TPMLM系统变换为1阶惯性系统,进而系统响应速度由IMC调制系数a决定,实现了电机速度快速跟随且无超调,简化了动态性能设计。采用2阶扰动观测器观测系统不匹配扰动,并将其引入滑模面,滑模控制器与扰动观测器相结合,提高系统对不匹配扰动的鲁棒性能;同时将反馈电流引入速度控制,实现了速度、电流的双重闭环控制。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

永磁直线力电机的特性计算

介绍了一种新型的永磁直线电机,该种电机的特点是单线圈激励,动子可双向运动;励磁电流较小,电磁推力较大;电磁时间常数较小,动态响应较快。文章运用磁路法和有限元法来分析计算这种永磁直线力电机的电磁推力-位移特性,两种方法下得到的结果基本一致,证明了磁路法的正确性和简单性。     

基于组合继电反馈的永磁同步直线电机力波动辨识方法

在永磁同步直线电机中,由齿槽效应和端部效应引起的推力波动是制约其动态性能的重要因素.提出一种基于组合继电反馈的推力波动辨识方法,且利用辨识结果实现推力波动的补偿.针对某直驱进给实验平台,首先建立其动力学模型,设计基于理想继电环节和含有死区的迟滞继电环节相结合的信号激励源;其次利用描述函数对各非线性环节进行谐波线性化进而获取各环节的双输入描述函数,再根据非线性系统极限环存在条件确定系统待辨识参数的解析表达式;最后,通过仿真和实验验证了该方法的可行性和准确性.实验表明当直驱进给系统匀速运动时,含有推力波动补偿时伺服系统的推力电流波动比补偿前降低了46.3％,其跟踪误差的方均根由34.1μm降至19.3 μm.     

基于组合继电反馈的永磁同步直线电机推力波动辨识方法

在永磁同步直线电机中,由齿槽效应和端部效应引起的推力波动是制约其动态性能的重要因素。提出一种基于组合继电反馈的推力波动辨识方法,且利用辨识结果实现推力波动的补偿。针对某直驱进给实验平台,首先建立其动力学模型,设计基于理想继电环节和含有死区的迟滞继电环节相结合的信号激励源;其次利用描述函数对各非线性环节进行谐波线性化进而获取各环节的双输入描述函数,再根据非线性系统极限环存在条件确定系统待辨识参数的解析表达式;最后,通过仿真和实验验证了该方法的可行性和准确性。实验表明当直驱进给系统匀速运动时,含有推力波动补偿时伺服系统的推力电流波动比补偿前降低了46.3%,其跟踪误差的方均根由34.1μm降至19.3μm。     

基于自适应变结构永磁直线电机直接推力速度控制

针对永磁直线电机参数变化和外部扰动对伺服性能的影响,提出自适应变结构直接推力速度控制设计方法.由推力、磁链误差的积分函数建立滑模面,实际应用中存在的参数变化及负载扰动等不确定因素由自适应率修正.经分析验证,与经典直接推力控制相比,自适应变结构直接推力速度控制算法明显减少了由于系统参数变化和外部扰动引起的速度的推力脉动,能快速准确地跟踪给定指令,在保证系统稳定情况下增强了鲁棒性.     

基于UKF的永磁直线电机进给系统位置与速度估计

Unscented卡尔曼滤波器(UKF)在许多非线性估计及控制问题中取得了成功的应用.针对永磁直线同步电机(PMLSM)进给系统的特点,将UKF引入PMLSM的位置与速度估计中,建立了基于UKF的无位置传感器PMLSM进给系统.通过迭代搜索分析滤波器参数对UKF估计性能的影响,并对噪声方差阵参数进行了优化.分别对PMLSM有位置传感器进给系统和无位置传感器进给系统进行了仿真研究.仿真结果表明,UKF具有较高的估计性能,基于UKF的的无位置传感器PMLSM闭环控制系统在宽的速度范围内具有较好的速度响应特性,对初始位置误差具有较快的收敛特性.最后通过实验验证了UKF算法在PMLSM的状态估计中的有效性.     

基于电流解析计算的永磁磁阻直线电机推力稳定控制

永磁磁阻直线电机（PMRLM）能实现永磁和电流的双励磁,具有推力密度大和磁场可调的优点,并且其结构简单可靠,适用于各种大型装配工厂和物流分拣中心。但由于双凸极结构和永磁磁链谐波的存在,电机的磁链和推力脉动很大。针对上述问题,建立了PMRLM的数学模型,研究了基于电流解析计算的推力稳定控制,提出了一种能通过给定推力快速计算控制电流的策略,并搭建仿真平台。仿真结果证明了所提方法的有效性和鲁棒性。     

一种海浪发电用永磁单相直线电机的工作特性与实验分析

提出了一种直驱海浪发电用圆筒型单相永磁直线发电机(PMSPLG)设计方案,该电机具有初级结构简单、体积小、定位力波动幅值小的特点。首先,论文给出发电机的结构和工作原理,分析了采用Halbach永磁阵列的电机气隙磁场。其次,在旋转电机磁场能量计算方法的基础上对直线电机齿槽定位力的计算公式进行推导,得到圆筒型直线电机的齿槽定位力波动统一公式;并采用有限元方法(FEM)对电机在不同槽距和极距的匹配情况下,对电机的定位力进行仿真分析,得到电机的槽距和极距的最优尺寸。最后,分析了PMSPLG在恒速和正弦变化速度下的空载电动势变化曲线。论文给出单相永磁直线发电机同尺寸样机,实验验证了电机的电磁特性。计算与实验结果表明该直线发电机具有定位力波动幅值小、后续整流电路简单的特点;与其他采用旋转电机的波能发电装置相比,具有能量转换效率高、系统结构简单、应用成本低等特点,在海浪发电领域具有较好的应用前景。     

基于UC3637的永磁直线电机控制系统

由于旋转电机和直线电机的结构不同,其控制系统也有很大差异。该文介绍了1种将无刷直流旋转电机专用芯片UC3637在直线电机控制系统的应用实例,介绍了硬件和软件结构以及实验结果和应用。     

基于马鞍形磁场的永磁直线电机位置解算方法

针对直线电机转子位置检测低成本和较高精度的要求,提出了一种基于马鞍形磁场来获得位置信息的方法及实现过程。分析了永磁体表面的磁场分布特征,指出了利用马鞍形磁场分布曲线来解算位置信息的优点,提出了根据马鞍形磁场推算位置信息的算法流程:先测得错开相位的2条马鞍形曲线数据,划分为4个象限后建立数据库;位置检测时,运用区间搜索算法寻得实际角度所在区间;再根据精度要求,采用合适的插值算法计算得到待解算的角度。仿真结果表明:基于马鞍形磁场的位置解算,能较好地得到直线电机转子的位置信息。     

基于有限元方法的永磁电机关键参数计算

永磁电机的设计不同于传统电机,目前最流行的是场路结合的计算方法,因此利用有限元方法对电机关键参数进行准确计算尤其重要。给出永磁电机空载漏磁系数的简单工程算法;利用傅利叶分解,给出通用的计算极弧系数的计算方法;分析不同气隙处气隙磁密波形,得出气隙位置的选择对计算气隙系数影响较小的结论,进而给出气隙系数简单工程算法。     

永磁直线电机端部效应力的解析计算

短初级型永磁直线电机的纵向端部效应带来了较大的detent force和法向力波动,恶化了其伺服运行性能。为分析电枢电流为零时端部效应力的特点,文章提出了基于磁通的虚位移原理分析端部效应力的方法。在分析纵向端部边缘磁通变化规律基础上,采用虚位移法推导了端部效应引起的法向力波动和推力波动的解析表达式,揭示端部效应力的波动规律。通过对端部效应力解析表达式的分析,归纳总结了动子长度参数对端部效应力的影响规律。最后,对一台12槽11极电机进行了仿真与实验,仿真、实验结果与解析结果基本一致,验证了基于磁通虚位移法分析端部效应力方法的正确性。     

计算永磁电机电磁转矩的方法

阐述了计算永磁电机电磁转矩的５种方法：能量法、麦克斯韦张量法，磁通法，等铲电流法和参数法，前两者是经典方法，有计算时间长和准与积分路径及离散化有关等缺点，磁通法是我们近几年采用的方法，方法简便，准确度较高；等效电流法只适用于磁体安装于转子表面情况；而参数法是通过ｄ、ｑ轴变换，用电机的参数表示的转矩表达式，它的准确度决定于参数的准确度，文中扼要地推导了各种方法计算电磁转矩的公式，为设计永磁电机提供了     

计算永磁电机电磁转矩的方法

阐述了计算永磁电机电磁转矩的５种方法：能量法，麦克斯韦张量法，磁通法，等效电流法和参数法。前两者是经典方法，有计算时间长和准确度与积分路径及离散化有关等缺点；磁通法是我们近几年采用的方法，方法简便，准确度较高；等效电流法只适用于磁体安装于转子表面情况；而参数法是通过ｄ、ｑ轴变换，用电机的参数表示的转矩表达式，它的准确度决定于参数的准确度。文中扼要地推导了各种方法计算电磁转矩的公式，为设计永磁电机提供了方便。     

基于双DSP的永磁同步直线电机伺服系统

直线驱动技术由于机械结构简单而获得了广泛关注和应用。该文提出了一种基于双数字信号处理器(DSP)的交流永磁同步直线电机(PM SLM)伺服控制系统的实现方案;分析了系统结构、解耦方式、模块功能划分以及数据通讯模式,给出了双DSP间接口通讯等软硬件设计方案,最后给出了直线电机动子的速度、加速度及定位精度等参数的实验研究结果。     

基于MPC的永磁同步直线电机位置控制

文章提出了一种基于连续集模型预测控制的永磁同步直线电机位置控制的方法,以提高永磁同步直线电机位置控制的动态响应性能和稳态精度。传统的级联型三闭环位置控制系统使用PI控制器,虽具有应用简单、适用性强的优点,但是动态响应和稳态精度却受到制约。本文详细阐述了MPC的控制原理和设计方法,在Matlab/Simulink下搭建了相应模型进行仿真验证。仿真表明,模型预测控制具有良好的动态性能和稳态精度。     

基于滑模观测器的永磁直线同步电机速度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)在速度跟踪控制过程中因其模型具有非线性、参数时变性以及变量间的随机耦合等特点,导致电机速度跟踪控制精度低,提出了一种滑模观测器的永磁直线同步电机反馈线性化速度跟踪控制方法。首先建立了永磁直线同步电机的非线性模型,采用非线性坐标变换以及非线性状态反馈方法将电机系统进行了解耦处理,从而得到具有独立的非线性特点的电流和速度子系统。并设计了速度跟踪控制器,对反馈线性化所需要的动子加速度以及负载扰动信号,设计了一种扩张滑模观测器对其进行有效观测。仿真实验结果表明:该控制方法能够有效提高电机的速度跟踪精度拥有较好的鲁棒性。     

基于Kriging的永磁电机转速转矩曲线计算方法

以某型号永磁电机为研究对象,将Python、VB与ANSYS Maxwell相结合,提出了基于Kriging模型的弱磁控制下的转速转矩曲线计算方法.与逐点扫描转速和功率因数角的方法比较,验证了基于Kriging方法的高效性与正确性.     

基于不匹配干扰观测器的圆筒型永磁直线电机新型滑模速度控制

圆筒型永磁直线电机(tubular permanent magnet linear motor,TPMLM)具有推力密度大、效率高等优点。不匹配干扰易引起电机速度波动、超调等问题,恶化了TPMLM的系统性能。为解决该问题,该文提出一种基于不匹配干扰观测器的新型滑模控制策略。该策略在滑模面中引入扰动观测器,采用该扰动观测器观测不匹配扰动,确保TPMLM系统对不匹配干扰和匹配干扰具有鲁棒性;将反馈q轴电流融入速度控制器中,实现电机速度和电流的双重控制,能使电机速度快速跟随且无超调,提高该类电机系统的动态性能和稳态性能。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。     

基于双旋转坐标的永磁同步电机无速度控制切换方法

针对永磁同步电机无速度反馈控制在全速范围内存在开环和闭环切换的问题,本文提出了切换时对电流和电压矢量采用双旋转坐标轴的控制方式。通过电压矢量偏移,使控制系统内同时存在电流和电压双旋转坐标。该方案在采用反电动势作为转速估计的应用场合下,开环控制时能保证轴电压矢量接近真实闭环值。从而使估算的电机速度逼近真实值,最大限度降低电机运行过程中因两种控制算法切换而造成的不稳定现象。通过分析和实验相结合的方式验证了此方案的有效性,使电机在流频法控制下顺利切换到假定旋转坐标法的闭环控制,具有较强的通用性和鲁棒性。