磁悬浮无轴承电机控制系统的研究

磁悬浮无轴承电机是集驱动与自悬浮功能于一体的新型电机。与传统的磁悬浮电机相比,不需要配备占有相当轴向空间的径向磁悬浮轴承,因而其体积和重量大为减少,而临界转速大幅度提高,可突破大功率和微型化应用领域的限制。介绍了磁悬浮无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计出了两种不同磁场定向的悬浮控制系统的数学模型。     

抗磁性磁悬浮轴承装置初探

将抗磁材料应用于磁性轴承中,通过实验装置来研究轴承的静态平衡和负载能力及其动态特性。本装置由一个1.0105克的NdFeB柱形永磁转子,NdFeB偏置磁体,抗磁材料石墨构成。进行了抗磁轴承负载的有限元计算和解析式的对照计算,结果是一致的。     

基于PXle的磁悬浮飞轮数字控制平台设计

分析了磁悬浮飞轮的控制策略的基本需求,基于PXle技术,构建了磁悬浮飞轮的监控平台.介绍了监控平台的软硬件组成,在此基础上分析飞轮转子的数控平台的搭建过程.设计了数据采集程序,验证了监控系统的实时性,对数字控制平台的功能进行了简单的介绍.     

磁悬浮系统气隙磁场检测方法研究

磁悬浮系统利用电磁铁实现悬浮体的悬浮控制,电磁铁与悬浮体之间的电磁力大小与两者之间的磁场气隙密切相关,磁场气隙的高精度检测关系到悬浮控制性能的好坏.提出了一种基于隧道型磁阻(TMR)传感器阵列的气隙磁场检测方案,采用体积小、灵敏度高、测量精度高的TMR传感器作为磁传感元件,同时在气隙磁场中进行传感器的多点布控,利用传感器阵列来检测气隙磁场的分布.基于该方案研制了磁场检测实验系统进行测试验证,重点介绍了实验系统中标准磁场的建立和磁屏蔽结构设计.实验结果表明:基于TMR传感器阵列的气隙磁场检测方案经测试取得了较好的结果,补偿后的测量不确定度可以达到±0.5 ％FS.     

磁悬浮微驱动器的定位控制系统设计

针对磁场同步跟随式磁悬浮微驱动器,构建了新型的集驱动、测量和控制于一体的磁悬浮微驱动器定位系统。设计了一套以DSP为核心的硬件控制板的运行软件。采用LabVIEW软件实现了上位机的数据采集、显示、分析及保存等功能。以(1.231,1.227)mm、(1.529,1.516)mm两点为目标进行了定位实验。实验结果证明这种定位控制系统的误差在0.001~0.009 mm之间,该定位控制系统具有较好的控制精度。     

基于PXIe的磁悬浮飞轮数字控制平台设计

分析了磁悬浮飞轮的控制策略的基本需求,基于PXIe技术,构建了磁悬浮飞轮的监控平台。介绍了监控平台的软硬件组成,在此基础上分析飞轮转子的数控平台的搭建过程。设计了数据采集程序,验证了监控系统的实时性,对数字控制平台的功能进行了简单的介绍。     

新型磁悬浮运动平台力学分析与控制

为了设计最佳控制参数对两级磁悬浮运动系统进行稳定可靠的悬浮控制,运用动力学时域和频域分析理论对系统进行分析.经理论推导将系统差动式结构电磁力模型等效为质量-弹簧-阻尼二阶系统.并运用ANSYS软件对等效模型进行刚度和瞬态响应分析,由仿真结果确定了系统最佳等效刚度和阻尼比,并以此为依据设计系统PID控制参数?在仿真分析指导下,经反复调试,实现了两级磁悬浮运动平台的稳定可靠悬浮.实验结果验证了理论研究和仿真分析的正确性.     

磁悬浮离心式高速永磁电机控制技术应用研究

本文介绍了一种以磁浮轴承和高速永磁电机为核心的离心永磁直驱系统,并对其性能进行了实验研究。在此基础上,设计了一种新型的磁浮式变频离心机。本论文主要是针对高速永磁电动机的无感测控制进行研究,主要研究内容包括：无传感器的PMSM位置观察、最大转矩-电流比调节、弱磁场调节、马达的共振和牵引力的控制电机的动力来源等等。通过对一台磁浮发电机的测试表明,该系统能够很好地达到发电机的各项指标。     

平面精密磁悬浮轴承的悬浮位置控制

介绍了一种新型平面磁悬浮轴承.该轴承采用3套悬浮线圈实现悬浮,3套推力线圈实现水平驱动.针对其悬浮部分具有参数摄动、多变量、非线性、强耦合的特点,提出一种改进的自抗扰控制器,以克服常规自抗扰控制器非线性误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,并提高了控制品质.仿真对比分析和实验结果表明,应用改进的自抗扰控制器后,平面磁轴承悬浮控制系统具有较好的动、静态特性和鲁棒性.     

高精度磁罗经传感器设计

设计了一种基于磁感效应的磁罗经传感器,该传感器采用了纳米坡莫合金材料模压形成单轴向磁芯,并在磁芯上采用密绕法缠绕漆包线形成磁感应传感器.磁感应传感器通过LR谐振施密特触发器电路处理,将磁场强度信号转换为频率信号.通过基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度频率计提取磁罗经频率信号.磁罗经传感器采用四点修正法来补偿背景磁干扰信号,同时采用数字信号处理器(DSP)采集三维加速度传感器信号进行智能姿态自补偿,使传感器具有较好的环境适应能力.经测试,该罗经具有精度高,稳定性高,功耗低,体积小,且具备智能自补偿功能等特点.     

高精度超声波流量计的设计

设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的非介入式高精度超声波流量计,利用FPGA的可编程特性、很高的工作频率及丰富的内部资源设计了包括高速计数器在内的数字信号处理模块,提高了系统的可靠性及测量精度。实验结果表明:超声波流量计测量精度完全达到了设计要求。     

一种可扩展式磁传感器阵列及应用

介绍了一种基于UGN3503U线性霍尔传感器的磁传感器阵列,其测量区域可根据具体需要进行扩展,测量灵敏度及其外特性与UGN3503U基本一致。在将其制成传感模块的情况下,可以广泛用于在役长输管道、油罐等大型设备的漏磁探伤,由于测量面积和分辨力的提高,可以极大地减少信号处理通道数目,降低测量装置的复杂性,并提高测量系统的可靠性。     

用于微型阀的磁性双稳态系统作用力研究

为了降低微型阀功耗,提出了一种新型磁性双稳态系统。该系统由两块钕铁硼材料环形永磁体和一片软磁片组成,其中软磁片选用钢和坡莫合金作为考查材料。采用有限元仿真的方法对软磁片受到的磁场力进行分析,结果显示:当软磁片半径较永磁体半径偏大10%左右时能够获得磁场力极值,同时通过调整两块永磁体之间的距离,软磁片所受到的磁场力能够比单永磁体作用下的受力大30%以上。对软磁片受力进行了测试并与有限元分析结果进行了比较,吻合较好,实验表明:该磁性双稳态系统能够很好地应用在微型阀当中。     

基于纳米时栅传感器安装偏差的测量精度分析研究

为了解析安装参数与测量精度的关系,根据纳米时栅的基本测量原理,构建出与动、定尺间距d0和正对面积变化量ΔS相关的数学模型.通过理论推导,分析了动尺在yz平面倾斜、xy平面偏转时会导致两路驻波幅值不等、相位偏移,从而给测量结果带来二次误差.实验结果表明通过调整动尺在yz平面与xy平面上的安装,对极内原始误差由4.86μm降低至0.84μm,证明动尺在yz平面倾斜、xy平面偏转为产生二次误差的主要原因.在行程200mm测量范围内,传感器误差峰峰值为400nm.实验结果验证了理论分析的正确性,该分析为传感器结构参数优化和实验方法的改进提供了有力的支撑,为进一步提升传感器精度提供了可靠的理论依据.     

A localization method of manipulator towards achieving more precision control

The monocular vision system is a crucial branch of machine vision research widely used in multiple industries as a research hotspot in the field of vision. Although the monocular vision system is of simple structure and cost-effectiveness, its positioning accuracy is insufficient in some industries. This article researched the robot arm positioning method via monocular vision. First, we built a vision system model and designed the style of a cooperative target for target positioning. Second, a target feature screening method based on conditions is composed for the existence of interference. Furthermore, combining the principle of pose estimation on the PNP (Perspective-n-Point) problem with the results of the visual system calibration to realize the positioning of the target. Finally, complete the construction of the experimental platform and design accuracy evaluation experiments and positioning experiments. The experimental results show that the location measurement error range of the system in this article is below 4 mm, and the measurement error of the rotation angle is below 2 $$. The system can adapt to the requirements of general industrial use.     

基于永磁薄膜的MEMS磁传感器设计与制作

提出了一种基于永磁薄膜的新型MEMS磁传感器,磁传感器由MEMS扭摆、CoNiMnP永磁薄膜和差分检测电容等部分组成。分析了磁传感器的磁敏感原理和电容检测原理,提出了器件的结构参数并对器件进行了模态仿真。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS磁传感器样品,并进行了测试。测试结果表明:得到的MEMS磁传感器的电容灵敏度可达到27.7 fF/mT,且具有良好的线性度。根据现有的微小电容检测技术,传感器的磁场分辨率可达到36 nT。     

磁传感器特性测试中标准磁场发生装置的设计

磁传感器作为传感器的重要组成部分,在航空航天、生物医学、材料科学等领域得到了广泛应用,但目前却缺乏对其特性进行全面测试的手段,特别是传感器的频率特性。针对这个难题,在分析了Helm-holtz空心圆柱线圈、电磁铁、永磁铁、通流导线等磁场发生装置的特性与优缺点后,设计出一种实用性较强的磁场发生装置,能够产生较宽频率、较宽幅度的标准磁场,通过对磁场发生装置多项参数的仿真计算,验证了设计的可行性,最后给出了磁场发生装置的系统实现框图。     

高精度A/D在测磁设备中的应用

磁场测量通常需要很高的精度。把内置微控制器的高速高精度16位A/D转换器AD676应用在测磁设备中,很好地满足了磁场测量的精度要求。