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。     

永磁直线同步电机电流环矢量控制PI参数研究

永磁直线同步电机由于自身的结构特点,在驱动过程中会产生推力波动,严重影响电机的控制精度。电流环作为矢量控制系统的最内环,其控制结构参数的变化将直接影响电机的q轴响应电流。对PMLSM伺服控制系统的电流环PI矢量控制结构进行了理论分析,通过改变其PI参数对电机的响应过程进行了实验验证,获得了电机的q轴响应电流曲线,继而分析了响应电流对电机电磁推力波动的影响。     

高速机床的交流直线电机进给驱动系统

针对交流永磁同步直线电机进给驱动系统和交流异步直线电机进给驱动系统两种典型零传动进给系统，阐述了直线电机进给驱动系统的总体结构、运行与控制原理，给出了其控制方法和驱动控制系统的实现方案。     

基于DSP的全数字交流伺服驱动器设计

首先简要叙述了永磁同步电动机(PMSM)的矢量控制原理，然后介绍了一种全数字交流永磁同步电机伺服驱动器的软硬件组成及设计方案，系统采用专用电机控制的TMS320LF2407数字信号处理器为核心的控制电路，以智能功率模块构成主电路，具有结构紧凑、设计简单合理、控制灵活等特点。     

基于直接转矩控制策略的PMLSM电磁推力控制与仿真

运用直接转矩控制策略对永磁直线同步电机的电磁推力控制进行研究,提出利用电压空间矢量控制初级磁链和次级永磁体磁链,计算定子坐标系上推力和磁链,将结果进行滞环调节,获得逆变器开关状态,实现对电磁推力的控制。设计电磁推力控制系统,运用MATLAB/Simulink工具包PMLSM直接推力系统进行了建模仿真,运用全数字式伺服系统试验平台进行试验论证。结果表明,采用直接转矩控制策略能够对永磁直线同步电机进行有效控制,具有动态响应速度快,鲁棒性好等优越性能。     

高速高效加工中心的新型结构

对高速高效加工中心进行了研究,提出工件固定、以直线电机组成并联链直接驱动刀具作多自由度运动,并实现高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的新型结构。开发全闭环交流永磁同步直线电机进给系统,设计高可靠性换刀系统和敏捷化托盘交换系统。     

垂直运动永磁同步直线电机的复合控制研究

为了改善永磁同步直线电机在数控珩磨机主轴往复运动时的伺服性能,建立了永磁同步直线电机的数学模型。通过对直线电机运动系统数学模型进行分析,得出系统参数摄动、推力波动、负载扰动等不确定因素是造成控制性能下降的主要因素。提出以典型三闭环PID控制、前馈控制和干扰观测器相结合的复合控制结构来提高系统的控制性能,并对控制器进行设计。在MATLAB中对控制系统进行建模和仿真,仿真结果表明,采用复合控制后,系统可以达到较好的抗干扰效果,基本上消除了响应滞后,能准确的跟踪输入信号。     

机床进给系统用永磁直线电机的设计方法

从永磁直线电机的结构入手,分析了电机几何结构与推力的关系.引入了两极单元直线电机的概念,提出了通过对两极单元直线电机进行组合,来设计任意推力永磁直线电机的设计方法.运用该方法完成了一台推力为3000N的永磁直线电机的设计,并对样机进行了推力与定位力的测试实验,验证了设计方法的可行性.     

全数字交流伺服控制系统速度反馈环设计

通过对PMSM交流伺服控制进行建模,着重仿真研究了全数字交流伺服控制系统中的速度反馈环设计,提出高低速设计的区别,利用Matlab对速度反馈环滞后效应进行了仿真研究,提出了相关设计要点。     

基于DSP的AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统

在对AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统数学模型进行研究的基础上,针对直线电机位置伺服控制系统要求有较好的位置跟踪性能的特点,提出了基于对象模型的位置前馈跟踪控制策略。研制出了基于数字信号处理器DSP的直线电机位置伺服控制系统,即位置环为数字控制,由DSP完成,用于实现位置前馈跟踪控制算法和较高的位置控制精度。实验结果:仿真曲线和实验曲线基本吻合。     

高档数控机床中永磁直线同步电机驱动系统关键技术分析

直线电机驱动系统具有高推力、高速、高精度、平滑进给运动等特性,在高档数控机床上的应用越来越多。极大地提高了高档数控机床进给系统的快速反应能力和运动精度。分析了永磁直线同步电机在高档数控机床应用中的一些关键技术问题。     

新品

可编程运动控制平台 Ax-V是可配置的运动控制平台,以专门用于实时控制的超高速DSP芯片为基础,并将其集成进一个通用新颖的功率控制硬件系统中,构成了一个完全可配置的IGBT驱动器,特别适合于大带宽的无刷永磁电机的伺服控制,而且实现了数字驱动、坐标轴控制和PLC的完美结合。     

永磁交流同步直线电机位置伺服控制系统设计

分析了永磁交流同步直线电机的数学模型和控制要求,对4种典型的位置控制器进行了比较研究,对扰动观测器的结构进行了改进和参数调整。在此基础上,提出了基于扰动观测器的加速度反馈位置伺服控制系统。理论分析和仿真实验证明,此控制系统适于永磁交流以同步直线电机的控制。     

风电变桨直流伺服驱动器的设计

基于风力发电变桨系统的需求,分析了永磁直流伺服电机的调速原理,提出了永磁直流电机控制策略,并研究建立了全数字直流伺服控制系统。选用TI公司的TMS320F2812 DSP作为控制核心,介绍了该伺服驱动器的主功率电路和控制电路硬件设计、实现方法以及整体软件架构和具体实现流程。通过旋变解码试验和动态调速试验,验证了全数字直流伺服控制系统的整体设计。     

基于DSP的交流伺服控制系统

提出了一种全数字交流伺服驱动器的软硬件设计与实现方案,系统核心控制部分采用TI的电机专用控制芯片TMS320F2812,功率电路则采用一体化智能功率模块 (ASIPM) 构成.给出了系统的实验结果,表明了该系统具有动态性能好、控制精度高的突出优点.     

一种新型的伺服驱动系统开发平台IRMCS201

本文介绍了一种新型的伺服驱动控制系统开发平台IRMCS201。它是一个基于IRMCk201电机控制专用芯片，采用电压矢量控制方法完整的伺服驱动系统设计平台，系统允许用户根据不同的应用要求来配置，简单价廉且结构灵活，支持永磁马达和感应马达。     

交流伺服系统在卷接机组中的应用

阐述了卷接机组中所应用的交流伺服伺服控制系统的基本结构、采用的技术路线及其性能优点。采用交流伺服驱动代替传统的由主电机、齿轮、皮带组成的传动方式,实现多电机同步驱动。采用速度环和位置环嵌套的闭环控制技术,达到了减小传动误差、增强机组的控制精度与稳定性的效果;目前机组运行状态良好。     

模糊PID控制在伺服系统中的应用

针对高速数控机床的应用需求越来越多,以交流永磁同步直线电动机为驱动元件的高速伺服系统是最为有效的解决途径。以数控机床直线交流伺服系统为研究对象,首先进行了主回路及配电的设计,然后对其中主要部件进行选型。然后针对核心部件永磁同步直线电机建立电流、速度、位置三闭环的PID控制模型,应用PID优化理论及模糊自适应理论,对PID参数进行整定优化,并用MATLAB/SIMULINK进行动态仿真、计算,仿真结果表明采用上述方法提高了数控机床交流伺服系统设计整定的效率和精度、改善了系统动态响应性能。     

基于伺服电流与切削力关系的间接测量技术研究

分析了切削加工过程,依据三相永磁同步交流伺服电机矢量控制原理,提出伺服电流间接监测切削力的测量方法,并提取了反映切削力变化的电机电流信号特征参数.基于转矩模拟平台、霍尔元件,设计并搭建电磁转矩-进给伺服电流实验平台,进行伺服电流与转矩关系测量实验,研究实时监测进给伺服驱动单元的电流信号.     

数字驱动系统死区效应的双刷新补偿

针对死区效应会导致永磁同步直线电机相电流失真、推力波动,从而限制其在精密气浮工作台等高精度、低频轻载场合应用的问题,提出了一种根据相电流极性改变驱动器输入信号脉冲宽度来补偿死区效应的方法,双刷新补偿法(DUDTC)。首先,分析了死区效应引起的驱动器输出信号脉冲宽度变化,给出了脉宽调制(PWM)信号上升沿和下降沿的补偿与相电流极性间的关系;然后,在Matlab/Simulink中对死区效应的影响和双刷新补偿法的作用进行仿真;最后,在直线气浮工作台系统中实现了双刷新补偿法。实验显示,该方法相位延迟仅0.5个伺服周期,在电机速度开环和闭环下均使相电流畸变减小,波形正弦化。结果表明,双刷新补偿法能有效改善直线电机电流环性能,且代码量少、移植性好,适用于各类数字开关驱动系统。