设计辅助齿抑制永磁同步直线电机端部效应

永磁同步直线电机的端部效应会引起推力波动和法向力波动,影响电机的正常运行。针对这一问题,提出在电机端部添加辅助齿来抑制力的波动。对电机端部推力和法向力进行了理论分析,确认可以通过多组波动力叠加后相互抵消的方法抑制推力和法向力波动。建立12槽10极直线电机模型,进行有限元仿真分析,研究辅助齿齿厚与端部效应引起的力波动幅值的关系,并对辅助齿进行优化。     

机床用永磁直线电机的推力波动优化研究

采用有限元法对机床用永磁直线电机的推力波动进行仿真计算,通过采用改变端齿的高度和宽度、磁钢倾斜角度等措施,在不减小电机输出推力的同时,以减小直线伺服电机推力波动为目标进行了电磁优化设计。经过优化设计后,永磁直线电机推力波动大幅减小,该文对永磁直线电机推力波动的理论研究和工程应用有一定的参考价值。     

高推力永磁直线同步电动机电磁结构研究

介绍高推力永磁同步直线电动机的原理和特点,指出端部效应和齿槽效应会产生定位力及其波动,提出具有段间 移位的分段式轮换对称初级绕组和铁芯的电磁结构设计方案,分析该方案对端部效应和齿槽效应的消弱作用。分析结 果表明,该方案可以有效改善高推力永磁同步直线电动机的推力平稳性。     

直线电机系统的开发研究与应用

由清华大学完成的"直线电机系统的开发研究与应用"课题,在控制系统方面,构建了专用高推力永磁交流直线电机全数字伺服驱动控制的软硬件平台,实现包括位置环、速度环和电流环在内的全数字闭环控制,实践推力波动及伺服控制系统相关参数的辨识算法,探索克服高推力永磁交流直线电机固有的端部效应和齿槽力的补偿控制算法,最终完成高推力永磁交流直线电机的高精度全数字伺服驱动控制器的实验平台和原型样机.     

直线电机系统的开发研究与应用

由清华大学完成的“直线电机系统的开发研究与应用”课题，在控制系统方面，构建了专用高推力永磁交流直线电机全数字伺服驱动控制的软硬件平台，实现包括位置环、速度环和电流环在内的全数字闭环控制，实践推力波动及伺服控制系统相关参数的辨识算法，探索克服高推力永磁交流直线电机固有的端部效应和齿槽力的补偿控制算法，最终完成高推力永磁交流直线电机的高精度全数字伺服驱动控制器的实验平台和原型样机。     

永磁直线同步电动机推力波动分析及其改善措施

推力波动是影响永磁直线同步电动机(PMLSM)应用的主要原因.为了实现对永磁直线同步电动机的推力波动进行补偿及抑制,在对影响推力波动的主要因素即纹波扰动、齿槽效应、端部效应等进行详细分析的基础上,总结并阐述了目前优化和抑制推力波动的策略.     

端部效应对长初级双边直线感应电机影响研究

针对变极矩直线感应电机极矩的变化,对端部效应亦产生影响,致使合成磁场畸变这一问题,分别采用电磁场理论分析方法和等效电路两种分析方法,根据直线感应电机磁场气隙磁通密度,以及直线感应电机等效电路,推导出了场理论及路理论直线感应电机端部效应参数方程,分析了入端衰减参数、出端衰减参数、行波波长等端部效应参数对电机气隙磁场的影响;对极矩变化型长初级双边直线感应电机进行了建模分析,分析了极矩变化对端部效应参数、电机气隙磁场影响。研究结果表明:极矩的变化对直线电机横向端部效应影响较小,对纵向端部效应影响较大,且随着极矩的增加,纵向端部效应影响逐渐减小。     

数控机床直流直线电机结构设计及控制系统研究

为解决现有直线电机存在边端效应、推力波动大以及控制系统复杂等问题,设计出一种新的直流直线电机结构,并对该电机的数学模型和动态特性进行了较为深入的分析.针对单闭环系统受绕组电压、负载和动子质量的影响,易出现电流和速度波动等问题,设计了多环结构的控制系统,并引入前馈控制方法改善了系统动态跟踪特性.基于上述分析,利用MATLAB对系统进行了仿真研究,结果显示所设计的电机结构具有较好的可行性和可控性,且引入前馈控制的多环控制系统可有效抑制电流和速度的波动,使系统的动态跟踪特性得到显著提高.     

基于扰动观测器和推力观测器的永磁直线同步电机推力控制研究

针对高精度永磁直线同步电机存在参数变化、负载扰动、摩擦力和端部效应等不确定性而引起推力波动的问题,提出了一种将扰动观测器(DOB)和推力观测器(TFOB)相结合的推力控制方法。采用了DOB作为内环控制器抑制并补偿不确定性因素对系统的影响,减小了测量噪声对系统的影响;同时,设计了TFOB作为外环控制器确保DOB输入的准确性,解决了DOB无法彻底抑制PMLSM系统存在的推力波动问题;建立了环境接触模型,对引起推力波动的参数进行了离线辨识,提高了推力控制带宽。研究结果表明:与DOB控制方法相比,无论是电机平稳运行情况还是突加扰动情况,基于DOB和TFOB的推力控制方法都取得了较为优越的控制性能。     

基于极弧系数组合的永磁直线电机齿槽力削弱方法

永磁电机由于齿槽效应造成的推力波动一直是影响其性能的一个重要因素.为了削弱永磁同步直线电机的齿槽转矩,结合直线电机的结构特点,利用能量法和傅立叶分解的解析分析方法,推导出了齿槽转矩与极弧系数的数学关系表达式.由于边端力也会造成直线电机的推力波动,而边端力与动子长度密切相关,提出了一种基于不同极弧系数组合的齿槽转矩削弱方...     

直线电机脉宽调制算法及仿真研究

为解决目前常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法存在的计算繁琐、难以数字化实现的缺点,在综合分析永磁直线同步电机(PMLSM)控制原理的基础上,提出了一种用于永磁直线同步电机的新型SVPWM快速算法。该算法通过永磁直线同步电机位移传感器的检测值完成扇区判断与开关工作时间的计算。最后,通过Matlab/Simulink建立了仿真模型。仿真结果表明,该算法效果良好,解决了常规SVPWM算法由于反正切函数运算而导致系统响应慢、控制精度低的问题,具有一定的实用性与可行性。     

永磁直线伺服系统模糊PI速度控制器研究

针对永磁直线同步电机伺服系统常规PI速度调节器动态响应慢、输出超调大等问题,提出了模糊自适应PI速度控制器,对比常规PI速度控制器进行了仿真和实验。基于永磁直线同步电机矢量速度闭环控制,分析了模糊PI速度控制器和基于模糊PI控制器的伺服矢量控制系统的结构,设计了模糊PI速度控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下,建立了基于模糊PI速度控制器的永磁直线同步电机伺服系统仿真模型,并通过实际永磁同步直线电机伺服系统实验对仿真结果进行了实验验证。研究结果表明,模糊PI速度控制器,相对于常规PI控制器,可以明显降低超调量和调节时间。将仿真结果和试验结果对比,两者基本吻合,说明模糊PI速度控制确实可以较好地改善永磁直线同步电机伺服系统的动态性能。     

基于LMI的永磁直线电机H∞鲁棒控制器设计

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制中存在的模型摄动和外部干扰问题,保证闭环控制系统的鲁棒稳定和鲁棒性能,将基于状态反馈的H∞鲁棒控制器应用到永磁直线同步电机的速度环和电流环设计中,通过建立伺服系统鲁棒控制的状态空间模型,将H∞标准设计问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的最优解求解问题,利用Matlab LMI工...     

直线电动机应用于数控机床的共性技术研究

为了提高直线电动机在数控机床上的应用水平,对直线电动机应用于数控机床的共性技术问题作了讨论。以减小电动机推力波动为目标,提出了有限元法与差异进化算法相结合的电机结构优化方法,阐述了直线电动机的选型计算步骤,研究了直线伺服系统的智能控制策略,对直线电动机工作台的定位误差补偿技术作了比较。最后列出了其他一些值得关注的问题。     

基于SVPWM的直线电机地铁的驱动控制

地铁列车用直线感应电动机(LIM)驱动,具有转弯半径小、爬坡能力强、结构简单、体积小、维护少、运行可靠等众多优点,已经在城市轨道交通中得到了很好的应用.为进一步推广、应用直线电机地铁,介绍了一条自主设计的直线感应电动机驱动的地铁试验线.采用无线遥控控制,设计了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制系统,在实验室中进行...     

永磁同步直线电机模糊 PID 控制及仿真

针对永磁同步直线电机用传统的P ID控制方法在变负载工况下难以达到满意效果的问题,建立永磁同步直线电机数学模型,设计模糊PID控制器来控制变负载工况下直线电机的速度;利用MATLAB对控制系统在负载变化的情况进行仿真。仿真结果表明模糊PID控制效果明显优于传统的PID控制。     

一种用于S型压电直线电机的新型驱动电源

为满足S型压电直线电机多通道相位可控的驱动要求,设计并制作了一种新型驱动电源.基于直接数字式频率合成器技术和可编程片上系统,设计了S型压电直线电机所需的三路相位差120°的正弦信号发生装置.采用CD4051和LM358作为主要器件,设计了用于阶跃式电压调节的PGA电路.设计了线性功率放大电路,解决了叠层压电陶瓷快速放电问题.实验结果表明,所设计的驱动电源能可靠地用于该S型压电直线电机,电机运行良好,驱动信号稳定.     

基于JMAG的无铁心永磁直线电机优化设计

针对高速运行时有铁心直线电机铁耗大、效率低的不足,提出一种动磁式无铁心永磁直线电机模型.采用专业电磁分析软件JMAG对无铁心直线电机电磁场进行了瞬态分析计算.以电磁推力及其波动为优化目标,分别计算了不同电磁参数对电磁推力及其波动的影响.利用瞬态分析进行电机优化设计,提高了电机设计的精度.     

基于FPGA的直接数字合成器的设计

介绍了直接数字合成器（DDS）的基本组成及工作原理,采用QUARTUS1I软件提供的模块和VHDL语言自行设计的寄存器,实现了现场可编程门阵列（FPGA）的相位累加器和波形存储表的设计。通过频谱分析研究了DDS的输出频谱,分析讨论了引起输出杂散的原因及改善杂散的方法。研究结果表明,该设计具有较高的实际应用价值。     

基于TMS320F2812的永磁直线电机伺服控制研究

针对DSP芯片TMS320F2812用于采集编码器脉冲的计数最大值小于反馈的总脉冲数最大值,以及伺服控制中的跟踪误差等问题,将偏差累加法和前馈控制运用到伺服控制中。开展了电机角度的处理和位置跟踪精度的分析,建立了电机电角度和脉冲数,以及跟踪误差和前馈系数之间的关系,在安装了分辨率为0.5μm海德汉增量式光栅的永磁直线同步电机平台上,只通过在软件上采取P+前馈补偿来提高伺服控制系统的性能,而不需要采用额外的计数芯片或采用更高级的DSP。基于Simulink搭建了电机控制系统的模型,仿真分析了3种给定位置曲线下系统的跟踪误差情况,并对梯形加减速位置给定曲线进行了实验验证。研究结果表明,P+前馈补偿控制可以大大减小位置跟踪误差。