双定子直线振荡电机的设计

为了实现快速、短行程直线往复运动的高效率及高可靠性,提出一种具有两个定子铁芯的双定子直线振荡电机结构,双定子直线振荡电机由单相电源驱动,机械振动频率与电源频率相同,铁芯叠装方式与常规旋转电机叠装方式相同.针对双定子直线振荡电机的结构特点,采用磁阻模型及有限元方法分析、推导出电机设计依据.实验结果与理论分析结果一致,电机推力与绕组电流成正比,在绕组电流恒定的情况下,推力 位移曲线平滑.     

双定子直线振荡电机工作特性分析

为了确保一种用于直驱压缩机的双定子直线振荡电机获得良好的工作性能,在数学模型基础上推导出功率因数及效率的表达公式,并结合仿真分析及矢量图的方式分析了在实际工作条件下气体力负载、驱动频率与电机性能指标如功率因数、效率之间的关系.在此基础上,对于电机的最佳工作点进行分析,相应的实验结果证实了理论分析的正确性.实验结果显示,系统机械谐振点及功率因数最大值点会随气体力负载变化而变化,电机在机械谐振点运行时可获得效率最大值和较高的功率因数.     

直线振荡电机

本文简要介绍直线振荡电机的结构和工作原理及其推力－行程特性。本电机结构简单，推力较大，可用于带动空气压缩机或水泵以及其它往复运动机械。     

泵用直线电机控制策略及试验研究

针对传统水液压柱塞泵输出流量脉动大、振动噪声高的问题,研制出一种以直线电机作为动力端的直驱水压柱塞泵.为减小直线电机换向对泵体产生的振动冲击,消除多个电机运行时的相位误差,实现柱塞泵低振动、流量稳定输出,对直线电机单直线电机控制模式、多电机协同控制策略以及电机运动顺序进行研究试验.试验结果表明:4台直线电机在SPLINE运动模式下以三角波曲线在插补点同步,按照优选出的启动顺序运动是实现柱塞泵低振动,输出流量稳定的最佳控制方式.     

动磁式横向磁通直线振荡电机设计

为了实现具有高可靠性的短行程高频往复运动,提出一种动磁式横向磁通直线振荡电机.该电机由单相电源驱动,铁芯叠装方式与普通旋转电机相同,具有结构简单紧凑,动子质量轻,加工难度小,力特性好等优点,适合用于人工心脏、泵、压缩机等领域.针对该电机运行特点,建立电机等效数学模型,推导电磁推力的计算公式与系统的谐振频率,采用三维有限元模型确定电机内外定子和永磁体的设计依据,提出测试方法,并测得样机的静态电磁推力与谐振频率特性.结果表明,电机在等效机械谐振点运行时获得较高的效率且推力与绕组电流成正比.     

直线电机/发动机系统稳态运行综合控制策略

针对直线电机/发动机系统的稳态运行特性,建立了系统数值仿真模型,并利用样机台架验证了模型的精确性。对系统稳态运行过程中的扰动因素进行了分析,针对失火、撞缸、喷油量大幅波动等极限工况,采用整个行程通过电磁力控制、上下止点加以燃烧辅助控制的方法,提出了基于动子中点速度检测与动子轨迹跟随的稳态运行综合控制策略。研究结果表明:当扰动发生后,所提出的控制策略可以在3个行程内使系统恢复稳态运行。     

抑制永磁直线电机推力波动的电流补偿控制策略

针对高档数控机床进给系统用永磁直线电机特有的端部效应所引起的推力波动问题，在实验校正的基础上，利用有限元分析方法计算出推力波动曲线，建立了以次级位置θ_r和给定电流i_q为索引量的电流补偿模型和补偿表，构造了基于TMS320LF2407A的永磁直线电机推力波动电流补偿控制实验系统，实现了二维补偿表的数字存储和补偿电流的快速查表.进行了补偿与不补偿的对比实验.实验结果表明该方法可使由端部效应推力波动引起的速度波动率显著降低，验证了基于已知补偿模型的快速查表电流补偿控制策略的可行性和有效性.     

永磁同步双转子/双定子电机转速的模糊控制

针对混合动力电动汽车电机的快速响应问题,首先在分析传统的永磁同步电机数学模型的基础上,建立了永磁同步双转子/双定子电机数学模型。结合人工智能中的模糊控制方法,设计了该型电机的转速模糊控制器。MATLAB仿真结果表明,转速模糊控制方法优于传统的转速控制,具有转速响应快、震荡小的特点。研究结果对在混合动力电动汽车中开发永磁同步双转子/双定子电机的控制系统具有重要意义。     

双直线电机动态同步进给鲁棒控制研究

针对双直线伺服系统的两个位置环间的动态同步进给控制问题，子系统的速度和位置控制器的设计采用具有较强鲁棒性和跟踪特性的积分-比例(IP)方法。并在分析双直线电动机同步进给伺服系统产生不同步现象原因的基础上，基于变结构控制理论设计了滑模同步控制器，以解决双位置环系统输出端机械耦合、电机参数变化和其它扰动等不确定性因素对同步精度的影响。仿真结果表明该控制方案具有很强的鲁棒性，在不对称负载的条件下能实现动态同步进给。     

实现位置同步的双电机交叉耦合控制策略

双断口直流高速开关是实现特高压输电技术的关键设备,而开关的电机驱动系统难以满足双断口的同步要求。为了解决双电机驱动系统的同步误差问题,提出了一种基于改进交叉耦合的双电机协同控制策略。首先,基于交叉耦合原理对两台电机的速度和位置建立耦合关系,通过同步补偿器快速补偿双电机动作误差;其次,针对观测信号的谐波设计了滑动平均滤波器;最后,搭建双电机交叉耦合控制系统的仿真模型。仿真结果表明：当系统受到负载扰动时,所提出的控制策略可以降低双电机转速误差,实现双电机的位置同步运行,降低双电机间动作差异性。     

A new hybrid piezoelectric ultrasonic motor with two stators

A new hybrid piezoelectric ultrasonic motor, which consists of one rotor and two stators, was proposed in this paper. In order to match the resonance frequencies of longitudinal vibration and torsional vibration excited in the stators, a symmetrical structure was adopted in design of the motor. A so-called mass matching method, namely adding two rings to the outside circumference of the two stators respectively, was used to adjust the resonance frequencies of these two vibrations. A finite element model was developed using ANSYS software for the purpose of analyzing the resonance frequencies of longitudinal vibration and torsional vibration as well as the function of the adjusting rings. The results show that the resonance frequency of torsional vibration varies with the position of the ring, but the resonance frequency of longitudinal vibration changes little. By means of adjusting the mass and the position of the rings, the first order resonance frequency of longitudinal vibration is coincided with that of torsional vibration and the value is 20.75kHz. An experimental prototype motor was fabricated according to the analytical results and its performance is in agreement with the theoretical predictions. The speed of motor reaches the maximum 92r/min at the working frequency 19.0kHz.     

Study on maximum efficiency control strategy for induction motor

Two new techniques for efficiency-optimization control(EOC) of induction motor drives were proposed. The first method combined Loss Model and "golden section technique", which was faster than the available methods. Secondly, the low-frequency ripple torque due to decrease of rotor flux was compensated in a feedforward manner. If load torque or speed command changed, the efficiency search algorithm would be abandoned and the rated flux would be established to get the best transient response. The close agreement between the simulation and the experimental results confirmed the validity and usefulness of the proposed techniques.     

永磁直线同步电机进给系统H∞控制策略的研究

针对永磁直线同步电机(PMLSM)永磁体磁链为常数的特点,对PMLSM d-q轴模型进行分析,提出了永磁直线同步电机进给系统的动力学方程及推力控制策略.根据进给系统参数变动范围和扰动力的特性,选择了较优的权重函数,设计了稳定性与品质的混合H∞鲁棒速度控制器.并采用系统灵敏度函数及开环传递函数的Bode图分别检验H∞控制器的抗扰动能力及稳定性.仿真和实验结果表明,设计的H∞速度控制器对模型摄动具有鲁棒稳定性及优良抗扰动能力,进给系统运行稳定可靠,响应速度快和指令跟踪能力强.说明设计的H∞鲁棒速度控制器适合磨床PMLSM进给系统.     

永磁直线同步电机矢量控制系统研究

利用永磁直线同步电动机在推力、速度、定位精度、效率等方面比直线感应电动机和直线脉冲电动机等具有更多的优点，从其d-q轴数学模型着手，导出推力与电机参数及电机电流的关系式，得到最佳恒定推力控制策略。该策略将电机的稳定控制引入到最大推力控制中，并根据电机实际位移量的变化，直接控制电机的电流，从而实现对直线永磁同步电机的位置和速度控制。建立了恒定推力输出的矢量系统，通过电机的速度响应实验验证系统的稳定性、可靠性和高精度。最后试验证明其响应速度快，超调量小，定位精度高。     

适用于后轮轮毂驱动车辆的稳定性控制策略

针对后轮轮毂驱动车辆的稳定性控制问题,提出了基于分层结构的稳定性控制器.首先,在上层控制器中利用参考模型计算理想车辆运动状态,采用LQR控制器计算车辆需要的附加横摆力矩,并根据车辆的稳定性状态进行变权重的设计.其次,为了使车辆能获得尽可能大的地面附着力,提出模糊控制器对每个车轮的滑移/滑转率进行控制.在下层控制器中,根...     

高精度锁相环电机控制系统

锁相环路是一种能实现相位自动锁定的控制系统,主要用于频率合成及跟踪解调系统.本文介绍了一种使用锁相环技术控制电机的方法,将电机的转速信号与控制信号进行相位比较,取出二者的相位差作为控制信号,经滤波、放大后控制电机运行,使电机始终保持匀速转动.引入锁相环后系统的控制精度从1%提高到0.1%,并且稳定度和抗干扰性等其他指标都有很大提高,克服了早期使用模拟器件控制电机时,控制精度低,稳定度差等缺点.     

直线电机XY平台交叉耦合迭代学习控制

针对直线电机XY平台进行周期性轮廓加工时产生的周期性轮廓误差,设计了将迭代学习控制与交叉耦合控制相结合的交叉耦合迭代学习控制器.利用实时轮廓误差估计模型估算出轮廓误差,通过迭代学习控制器削弱周期性轮廓误差,按交叉耦合增益的关系来分配X、Y轴的补偿量,实现对周期性轮廓误差的实时补偿.理论推导与仿真结果表明,该方案不仅有效减小了直线电机XY平台的轮廓误差,而且增强了系统的鲁棒性.