永磁同步电动机的开环步进驱动器的研究

步进电机是增量运动控制系统的主要执行机构。如果采用合适的驱动方式,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)和步进电机(Stepping Motor)都可以工作在步进模式。主要研究永磁同步电机的开环步进驱动器的理论和方法。通过对永磁同步电机的驱动方式的深入研究发现,在其驱动器中引入一种新型开环脉冲宽度调制(Pulse Width Modulated,PWM)死区时间补偿方法,就可以改善永磁同步电机绕组电流的控制精度,从而也进一步提高了永磁同步电机在步进驱动模式下步距的控制精度。     

基于空间矢量脉宽调制的死区补偿方法研究

分析了脉宽调制逆变器死区效应,提出了基于空间矢量脉宽调制的死区补偿方法,并论述了电流极性判断问题。所提出的死区补偿方法分为时间补偿法和电压补偿法,不需要附加硬件,计算量小,易于实现。通过试验验证了这两种方法在V/f控制模式和矢量控制模式下的有效性,具有较强的实用价值。     

二维工作台控制系统设计及精度分析

对二维工作台控制系统进行了研究,采用滚珠丝杆副和直线滚动导轨副的传动方式,选用直线光栅尺作为工作台的反馈元件,控制系统的核心为工控机和运动控制卡,利用固高GE400运动控制卡发出脉冲信号控制伺服驱动器对工作台机械部分进行实时的操控。在VC＋＋6.0设计环境下开发工作台的控制软件,实现了多轴控制。使用双频激光仪获得工作台的系统误差曲线,采取水平分割的方法对误差曲线进行分割,获得各区间的误差补偿数据,通过软件控制对工作台各行程区间进行误差补偿,通过理论计算和实验测得补偿后的数据对比,验证了该补偿方法的可靠性,对于提升二维工作台的精度具有积极的意义。     

基于静压气浮导轨的直线电机高性能工作台的研制

精密定位技术是精密工程领域的关键技术,由直线电机驱动的气浮直线导轨工作台在超精密运动领域得到广泛应用。本文介绍了静压气浮导轨的设计方法,开发了止推气浮轴承设计软件;为了提高气浮导轨的承载能力和刚度,总结提出了几种适用于不同结构气浮导轨的预加载技术;运用气浮轴承设计系统和适合的预加载技术,研制了能满足大惯量、高速度、高精度要求的H型直线电机气浮工作台。     

基于TMS320F2812的模拟数控系统

介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)的模拟数控系统.系统由DSP产生得脉冲信号和方向控制电平,通过电机驱动器驱动步进电机,能实现单轴的位置,速度控制以及两轴联动的直线插补运动.详细阐述了系统主程序和直线插补程序的实现方法及一些需要注意的问题.该系统适合教学演示和算法验证.     

精密高刚度二维气浮工作台的设计与分析

目前精密二维气浮工作台的研究,存在着二维气浮工作台的刚度和承载力较小的问题,设计了一种以精密方箱为基准的精密高刚度二维气浮工作台。该气浮工作台采用整体式气浮导轨副设计,全部构件以精密方箱为位置基准,用精密方箱自身的高平面度、平行度和垂直度来保证X轴和Y轴导轨的运行直线精度和系统刚度,并且工作台采用直线电机驱动,消除了传统机械传递带来的误差。该实验台具有机械精度高、运动直线度高、系统刚度大、安装维护容易等特点,能在精密加工、精密测量领域中广泛使用。     

基于现场可编程门阵列的飞轮磁轴承功放三电平脉冲宽度调制策略

介绍一种低纹波、高线性度飞轮磁轴承脉冲宽度调制(Pulse-width modulation, PWM)功率放大器带死区补偿的三电平脉宽调制策略在现场可编程门阵列(Field programmable gate array, FPGA)上的实现方法,采用浮点IP核组合实现功放电流环PD控制算法,在Simulink中借助System Generator工具构建三电平PWM模型并自动生成VHDL代码.分析三电平脉宽调制原理及其在全桥功放结构下的两种实现形式,一种使用功率开关管中的反并联二极管续流,另一种不使用二极管续流.基于功放电流响应试验结果及其傅里叶分析研究死区时间对功放输出线性度的影响.提出两种死区补偿方法,一种对开关信号的等效占空比进行补偿,另一种在功放输入端引入偏移量,偏移量由输入信号的极性决定.在实际FPGA功放板上试验验证了三电平PWM两种实现形式及两种死区补偿方法的可行性和有效性.     

基于电流变阻尼超精密气浮工作台建模及控制研究

随超精密装备加工精度和生产率的不断提高,直线气浮系统得到广泛重视和研究。为解决直线气浮系统抗干扰能力较差等问题,针对已开发的超精密直线气浮工作台,设计了电流变剪切模式阻尼器;建立了气浮工作台整体模型并基于屈服前后平滑过渡的Eyring连续本构模型通过辨识得出电流变剪切阻尼器类稳态模型;分别对零电场线性及高电场非线性电流变阻尼2种情况下的气浮工作台应用误差积分LQR控制器;为达到综合最优,进一步提出开关及滑模控制器,实验证实这2种控制策略均能同时提高系统的响应速度、减少建立时间,降低跟踪误差及纹波。     

永磁直线同步电机驱动的开放式数控工作台设计

介绍了交流永磁直线同步电机(PMLSM)与开放式数控系统的特点,以工业PC作为上位机,利用PMAC运动控制卡和Copley伺服电机驱动器的强大功能,同时控制两台直线电机实现工作台的X/Y方向的联合运动.设计出工作台的机械结构,并针对关键技术问题提出了解决方法.     

直线电机精密工作台扰动观测器设计

针对直线电机驱动、气浮导轨支撑的精密工作台没有机械阻尼、抗扰动性能差的特点,为了在较短的位置伺服周期内(110μs)抑制工作台上的线缆扰动以及直线电机推力波动的影响,提高工作台的轨迹跟踪精度,采用了基于精密工作台名义模型的方法设计扰动观测器,构成PD+扰动观测器的运动控制结构。通过实验,与没有扰动观测器的PD控制相比较,工作台静态定位精度提高了0.3μm,以120 mm/s匀速运动时工作台的轨迹跟踪精度提高了2μm。结果表明,该控制方法计算量小,抑制外部扰动效果好,有利于工作台综合性能的提高。