惯性参考单元中音圈电机的多电平驱动器设计北大核心CSCD

针对惯性参考单元(IRU)中电流控制面临的大电流、高精度、易集成等问题,设计了一种基于混合级联多电平拓扑结构的驱动器。该驱动器以GaN半桥功率级LMG5200组成的电平调整单元和光伏继电器PVG612组成的H桥逆变单元为核心搭建,通过LCCR滤波电路改善输出性能,利用变增益电流采样电路提升电流采样精度,并基于Simulink搭建了电流环PI控制器,通过PWM实现了驱动器的输出电流控制。实验结果表明,驱动器多电平输出正常,输出非线性度为0.3%,输出电流分辨率可以达到0.1 mA,输出电流纹波在±2 mA以内,阶跃响应上升时间为1 ms,满足IRU系统的驱动需求。     

基于DSP的音圈电机调速系统研制

介绍以TMS320LF2407ADSP为核心控制器对音圈电机进行数字闭环控制的系统研制方法。它用DSP的捕获单元作为反馈装置,通过增量式数字PID控制策略,实现音圈电机的匀速运动和位置控制。该系统通过实验验证能达到较高的精度(速度偏差为5%以内),能够满足麦克尔逊干涉仪中动镜的匀速运动要求。     

惯性参考单元的变增益PI位置控制技术

基于惯性参考单元的视轴稳定方式是克服运动载体光电跟瞄系统外部扰动,实现微弧度甚至亚微弧度级跟瞄的主要技术手段。惯性参考单元的初始校准需要构建以电涡流线位移传感器作为角位置反馈元件的闭环控制回路,角位置控制精度是影响光电跟瞄系统指向精度的主要因素。为了解决惯性参考单元系统位置控制面临的基座扰动、传感器噪声等问题,提出基于频段估计的变增益PI控制方法。设计改进扰动观测器,降低中低频传感噪声对控制精度的影响,设计频段估计器实现外部扰动频段的细分,据此动态调节控制器增益。仿真和实验结果表明,基于VGPI-IDOB控制算法能够有效提高系统的位置控制精度,无输入条件下,系统的静态输出均方根较PI控制降低了67.3%;15 Hz, 1 mrad正弦输入,20 Hz, 0.097 mrad扰动作用下,VGPI-IDOB的位置控制精度相较PI控制提升了72%。     

基于ARM的多输入步进电机驱动器设计

为解决传统步进电机驱动器使用DSP芯片价格高和信号输入方式单一的问题,针对两相四线步进电机,使用ARM芯片设计了支持多种信号输入方式的步进电机驱动器,并开发了配套上位机.重点介绍了硬件电路设计和下位机程序设计,使用STM32F103C8T6芯片接收输入信号,将驱动器与控制器集成,同时支持串口、CAN和脉冲输入3种输入模...     

单元串联式多电平高压变频器的起源、现状和展望

一引言 单元串联式多电平变频器采用多个功率单元串联的方法来实现高压输出。其输出通常采用多电平移相式PWM，以实现较低的输出电压谐波，较小的du／dt和共模电压。输入通常采用多重化隔离变压器，以达到抑制输入谐波的目的。     

测量光路中调焦音圈电机特性的仿真分析

对测量光路中调焦音圈电机的特性进行了分析,通过对音圈电机特性的仿真,定性分析音圈电机设计参数对电机特性的影响情况。从建立音圈电机的数学模型出发,利用仿真软件Simulink实现音圈电机的建模、特性仿真。得到仿真结果后,通过适当调整电机的设计参数,分析电机特性的变化。仿真结果表明,音圈电机动子质量、磁钢磁密等参数的变化都对电机的响应时间、平稳性、稳态误差有较大的影响。在原设计的基础上,可适当地增加电机动子的质量以及磁钢磁密来减小响应时间和稳态误差。这些分析结果为音圈电机的加工、测量基础光路中调焦功能的实现奠定了基础。     

基于3955的步进电机驱动器设计

本文介绍了步进电机驱动芯片3955的功能特性,并根据其特性,设计出了可运行于整步、二分之一步、四分之一步、八分之一步方式的驱动器。在整步和二分之一步方式下,此驱动器还可在电机静止的时候选择将电机绕组电流减小。     

基于音圈电机驱动的精密定位系统

对研制用于快刀加工的精密定位系统,分析其数学模型,研究其控制策略。该系统采用音圈电机直接驱动,空气静压导轨支撑,光栅尺实时检测。所设计的系统达到50mm行程上0．5μm定位精度以及100Hz以上的响应速度。     

基于音圈电机的新型高速精密定位系统设计方法

设计了一种基于直线音圈电机直接驱动并采用新型弹性解耦机构的高速高精度XY精密定位平台。详细介绍了该装置的结构形式和动态设计方法,并对研制样机进行了性能测试。测试结果表明,该新型精密定位平台具有很高的速度、加速度和精度,能够适应集成电路封装业发展对封装设备提出的新要求。     

超声电机多参数驱动器设计

超声电机的性能与幅值、频率、相位差3个输入参数以及输出信号波形精度等因素密切相关。目前的商用驱动器多采用线性放大或推挽电路,既缺乏三参数调控的灵活性,且体积较大,笔者提出了一种基于现场可编程门阵列（field programmable gate array,简称FPGA）和ARM微处理器,可实现多参数在线调整的小型化驱动器方案,主要聚焦多参数驱动和总线式控制。首先,从控制信号生成和驱动架构设计提出了总体方案,驱动架构选择H桥驱动方式;其次,介绍了功率电路及传感检测电路的设计过程,通过输出波形失真度比较了推挽及H桥驱动的波形质量,经测试H桥方案的电机端输出波形失真度较小（5.25%）;最后,应用所设计的多参数驱动器对超声电机进行基本的性能测试,涵盖变参数转速测试、输出力矩测试以及微步进响应测试等内容。结果表明：所设计的超声电机驱动器不仅实现小型化（85 mm×54 mm×23 mm）,而且能够兼顾参数在线快速调整和多传感量检测,有利于电机性能的快速分析及检验,应用该驱动器的测试结果与电机性能参数基本一致,验证了驱动器方案的有效性,为超声电机的多参数耦合控制奠定硬件基础。     

音圈电机驱动的剂量可调式连续喷射无针注射器研究

针对音圈电机驱动的无针注射器所存在的无法实现连续喷射、注射剂量不可调问题,搭建了音圈电机驱动的剂量可调式连续喷射无针注射器(连续喷射注射器)。介绍了连续喷射注射器的工作原理,并对其进行了理论分析,得出了理论模型,并给出了喷口压强理论曲线。搭建了连续喷射注射器的压力测试系统,并对喷射压力进行了动态测试,得出了喷口压强实验曲线。研究结果表明,在相同参数情况下,喷口压强理论曲线与喷口压强实验曲线基本吻合,且理论值略大于实验值;另外,绕线电流随注射剂量增大呈上升趋势。     

应用于运动平台光电跟瞄系统的惯性参考单元研究综述

目标的变化和任务的拓展对光电跟瞄系统提出了快速机动的要求,从地基平台到车载、船载、机载、星载等运动平台是光电跟瞄系统的重要发展趋势。基于惯性参考单元（Inertial Reference Unit,IRU）的视轴稳定方式是克服运动平台高频扰动,实现光电跟瞄系统微弧度甚至亚微弧度级跟瞄的主要技术手段。针对运动平台光电跟瞄系统精确指向对载体基座扰动抑制的需求,分析和对比了IRU的各种技术方案,特别介绍了利用低噪声、宽频带惯性传感器敏感角扰动,并通过反馈控制实现视轴惯性稳定的系统方案。从此类IRU系统的工作原理出发,阐述了系统的两种工作模式及功能特点,建立了系统数学模型。然后,介绍了IRU的国内外研究进展及发展方向,指出惯性传感、支承结构和控制系统是决定IRU稳定能力的关键因素,梳理了三项关键技术的研究动态。最后,总结了IRU的空间应用情况,并结合目前的应用需求对其未来应用领域进行了探讨。     

基于音圈电机的Stewart主动隔振平台设计

以音圈电机作为作动器,采用"Cubic"构型的Stewart平台设计主动隔振系统。这种Stewart平台的各杆之间线性无关,耦合作用可以忽略不计,采用六路相同的控制方法对Stewart主动隔振平台进行分散控制,简化了控制系统,提高了系统的可靠性。通过分析设计了双层结构的单主动杆形式,并对其采用"前馈—反馈"的复合控制方法,并用六个单主动杆构成Stewart平台。对整个系统进行Adams/View和Matlab/Simulink的联合仿真,分析仿真结果可以看到所设计的主动控制系统具有良好的隔振效果。     

音圈电机驱动的无针注射系统研究

设计了一种基于音圈电机驱动的无针注射系统,并对系统的射流喷射压力进行了实验检测。研究结果表明,系统形成的射流最大喷射压力能够刺穿人体皮肤组织。系统具有结构简单,驱动力大小可控等特点,克服了现有以弹簧或者高压气体为动力源的无针注射技术的不足。     

基于音圈电机的主动悬架双闭环控制系统研究

为了提高电磁式悬架主动控制的性能,简化作动器结构以及控制系统,设计一套以单相两极的动圈式音圈直线电机作为作动器的主动悬架控制系统。设计了外环模糊PID,内环电流滞环的双闭环控制器。搭建了作动器驱动电路,验证音圈电机的电流跟踪控制,证明音圈电机作为作动器是简单有效的。通过分析汽车悬架模型和音圈电机模型,在MATLAB/Simulink仿真环境中按照实际参数搭建控制系统进行仿真验证,结果表明,该系统动态响应快,控制精度高,降低车身振动加速度约27%,该控制策略可以有效减振。     

基于CPLD的五相步进电机驱动器设计

介绍了一种基于CPLD实现五相步进电机的驱动器的设计方案,可实现全步、半步控制。该方案具有体积小、成本低、功耗低和可靠性高等优点。     

磁悬浮直线进给单元系统开关功率放大器的研究

对于磁悬浮直线进给单元系统而言,功率放大器可以说是其很重要的构成部分,它的性能将会给系统造成很大的影响。首先介绍了磁悬浮开关功率放大器的基本参数,然后对磁悬浮开关功率放大器的主电路拓扑结构进行了分类和分析。为验证三电平开关功放相对于两电平开关功放的优点,进行了两电平开关功放和三电平开关功放电流纹波的仿真研究以及三电平开关功放的实验研究。结果表明三电平功放相对于两电平功放可以很好的降低电流纹波,从而减少了电流纹波带来的不利影响,提高了磁悬浮直线进给单元系统的性能。最后简单的对磁悬浮直线进给单元系统的开关功放进行了总结。     

磁流变阻尼器的电流驱动器设计与实验研究

采用Buck型变换器和电流模式PWM开关控制方案,设计了车用磁流变阻尼器的电流驱动器,研究了其硬件电路组成,介绍了磁流变阻尼器的电流驱动器的性能测试系统并进行了测试实验。     

飞跨电容型多电平变流器的多载波PWM方法

对飞跨电容型多电平变流器多载波PWM技术的分析,得出载波相移调制方案为最优.和其它的多载波PWM技术相比,该方法的谐波性能得到了很大的提高,且会自动保持飞跨电容充放电时间相等的优点.采用同相层叠、正负反相层叠、交替反向层叠和载波相移方式对飞跨电容型五电平变流器进行了仿真实验验证,仿真实验结果验证了上述结论的正确性.