磁悬浮平面电机的解耦控制策略

用于光刻加工的磁悬浮平面电机的6个运动自由度之间存在着紧密的电磁和力学耦合。为实现各运动自由度的解耦控制,提出了直线电机型电磁执行器的电流控制模型、基于模式力的解耦动力学模型和平面电机解耦控制策略。模式力使各自由度的动力学模型不再存在耦合,且都为简单的2阶线性系统。设计了样机的X位置伺服控制器,仿真结果表明该控制器使解耦后的X位置控制达到了预期的动、静态性能,并具有良好的抗扰性和鲁棒性。     

磁悬浮人工心脏驱动电机的优化设计

提出了基于电磁场有限元分析技术,对磁悬浮人工心脏的驱动电机进行优化设计的方法。根据对人工脏器的设计要求,设计了一台单面轴隙式永磁无刷直流电机作为人工心脏的驱动电机。通过建立驱动电机的3D整体模型,研究电机气隙中的磁场分布。同时结合电机损耗的计算方法,以提高电机的总体效率、降低电机的整体尺寸为目标,对驱动电机的电机线圈、永磁体阵列的尺寸进行优化设计。仿真与计算得出的优化设计结果,可以为人工心脏的工程设计提供参考。     

磁悬浮电机断电重启控制策略研究

磁悬浮电机采用电磁轴承支撑转轴,当其应用于不间断运行场合且发生短时断电时,要求电机在电网恢复后能快速重启,且断电时间内磁轴承能持续供电,以免转轴跌落损毁。针对该问题,提出一种高可靠的磁悬浮电机断电重启控制策略,高速断电时采用电压电流双闭环控制,对电机进行无传感矢量发电控制,电网恢复后进行带速重启,外环快速切换至转速环,电机重新进入矢量电动控制模式;低速断电时,采用升压式能量回馈制动控制,电网恢复后待电机制动完全再进行零速重启。仿真及实验结果验证了该方法的有效性,相比传统的电机制动完全后再零速重启的方法,高速断电下能极大缩短重启时间。     

磁悬浮电机及其应用的发展趋势

概述了传统电机存在的问题,阐述了磁悬浮电机的基本原理、控制技术、应用领域及其发展趋势。     

磁悬浮高速电机系统建模与控制

为实现磁悬浮电机的稳定悬浮运行,研究一种基于最优控制理论的控制器设计策略。在分析磁悬浮电机结构和工作原理的基础上,建立悬浮转子的运动方程,构建以气隙偏移量和控制电流为状态变量的系统状态方程,经线性化处理后,采用最优控制理论,设计闭环控制器。构建闭环系统仿真与试验平台并进行仿真与试验研究,测量径向位移和转子几何中心运动轨迹波形。仿真和实验研究结果表明,基于最优控制理论的闭环控制器可实现磁悬浮电机的稳定悬浮运行,并具有较好的动静态性能。     

国内最大功率磁悬浮轴承电机问世

近日 ,国内目前最大功率磁悬浮轴承电机在山西永济电机厂完成总装和初步调试。据了解 ,该电机由永济电机和西南交通大学磁浮列车与磁浮技术研究所共同研制。磁悬浮是现代高科技发展的产物。它的研究和制造涉及自动控制、电力电子技术、机械设计制造等众多学科 ,技术十分复杂 ,是一个国家科技实力和工业水平的重要标志。据了解、磁悬浮轴承电机利用安装在机座上的径向和轴磁铁 ,在转动的转子中感应出磁场 ,并通过定转子磁场的相互作用将转动的转子悬浮起来 ,避免了传统电机的转轴轴承接触摩擦而产生的机械问题 ,使电机的转速不受轴承的限制 ,…     

磁悬浮开关磁阻电机多目标优化设计

研究了一种基于极限学习机(extreme learning machine,ELM)与带精英策略非支配排序遗传算法(improved non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-II)的单绕组磁悬浮开关磁阻电机(single winding bearingless switched reluctance motor,SWBSRM)多目标优化设计方法。结合有限元分析(finite element analysis,FEA),分析了SWBSRM悬浮力、转矩随各结构参数变化的一般规律,得到ELM非参数模型。针对该训练模型并结合NSGA-II进行全局寻优,获得使悬浮力、转矩同时更优的结构参数数值组合。通过对比优化前后电机输出悬浮力、转矩大小,验证了以ELM、NSGA-II为基础的SWBSRM结构多目标优化设计的有效性。     

磁悬浮无轴承电机的解耦控制

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承;通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能。无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一。无轴承电机的解耦控制是控制系统设计的关键。论文介绍了目前无轴承电机解耦控制的基本原理和方法,并进行了对比和分析,可针对不同电机来设计控制系统。     

国内最大功率磁悬浮轴承电机问世

近日，国内目前最大功率磁悬浮轴承电机在山西永济电机厂完成总装和初步调试。据了解，该电机由永济电机厂和西南交通大学磁悬浮列车与磁悬浮技术研究所共同研制。     

中低速磁悬浮直线牵引电机设计

以应用于北京S1线直线牵引电机为研究对象,从电机的电磁设计、结构设计、制造工艺及试验方面入手,总结出解决电磁推力输出与法向力波动、工作条件恶劣及环境适应性要求高等上述难题的方法思路。同时还对中低速磁浮列车用牵引电机的设计、制造、应用提出建议。     

新型磁悬浮开关磁阻电机的有限元分析

为了解决传统的磁悬浮开关磁阻电机定子同一齿极上的转矩绕组与悬浮力绕组的强耦合的问题,本文提出一种采用了混合定子极的新型8/10极磁悬浮开关磁阻电机模型。混合定子中都只有一套绕组,其中四极产生转子所需转矩,另外四极产生转子回到平衡位置的径向力。本文利用Ansoft软件建立电机模型,进行了静态转矩特性仿真、电磁径向力数值计算和动态仿真研究。仿真结果为此新型电机的优化设计和进一步研究提供了理论依据。     

磁悬浮开关磁阻电机的迭代学习控制

对磁悬浮开关磁阻电机进行控制时,往往需要进行复杂的解耦和反馈线性化步骤,如何避免这些繁琐的设计过程还无有效的方法。文章利用以往时刻对当前控制量的影响程度提出了一种具有影响函数的迭代学习控制器,为此首先针对目前现有的磁悬浮开关系统进行了数学模型的修正及扩展,进而通过分析了迭代学习算法存在的问题,设计了一种具有影响函数的迭代学习控制,最后对磁悬浮开关磁阻电机启动状态进行了实验控制,表明算法在收敛速度以及高精度跟踪性能方面的良好优势。     

五自由度磁悬浮电机的数字控制系统

数字控制系统具有高度集成化的控制电路、强大的数据处理能力、精确的控制精度和稳定的工作性能,是实现高性能磁悬浮控制技术的有效手段。在介绍五自由度磁悬浮电机的结构及其控制策略的基础上,设计了以TMS320F2812为核心、以复杂可编程逻辑器件(CPLD)为接口电路的数字控制系统,对其硬件构成及软件设计进行了详细说明。试验结果表明:该数字控制系统不仅能够满足磁悬浮电机控制系统的要求,而且易于实现各种先进的控制策略。     

磁悬浮开关磁阻电机径向位移自检测

针对传统位移传感器灵敏度容易受温度和电磁噪声干扰,增大电机体积和结构复杂度等问题,在研究磁悬浮开关磁阻电机转矩绕组和悬浮力绕组之间互感与转子径向位移非线性关系的基础上,研究了一种实用的转子径向位移自检测方法。具体做法是:将一高频测试电流注入转矩绕组,然后在悬浮绕组端电压中滤出由该测试电流引起的互感电压,解调后提取出直流部分,再经简单数学处理后即可得到转子的径向位移。该方法无需专用的位移传感器,简单易行,可以减小电机尺寸,并提高系统的可靠性。仿真及dSPACE平台的实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

磁悬浮反作用飞轮电机滑模变结构控制

针对反作用飞轮大惯量、受多种干扰力矩综合作用的特点和采用传统控制方法很难满足其动态品质和扰动抑制能力要求的问题,对卫星高精度姿态控制系统中的磁悬浮反作用飞轮电机进行系统分析与建模,并依据变结构控制理论提出一种双滑模面变结构控制方法,控制器的设计满足以李导数形式表达的到达条件.仿真结果表明:与经典PID控制器相比双滑模面变结构控制器具有超调量、稳态误差小,响应速度快、扰动抑制能力强的优点;与单滑模面变结构控制器相比双滑模面变结构控制器有效的抑制了滑模抖振,减小了系统的超条量和稳态误差.双滑模面变结构控制提高了磁悬浮反作用飞轮电机的动态性能和控制系统的抗干扰能力,对于实现卫星高精度、高稳定度控制具有重要意义.     

磁悬浮开关磁阻电机解耦新方法仿真研究

为实现磁悬浮开关磁阻电机悬浮力和旋转力之间的解耦控制,针对传统神经网络收敛速度慢,存在过拟合和易陷入局部极小值三个问题,提出了一种基于改进LM神经网络逆模型的磁悬浮开关磁阻电机解耦控制方法。该方法将LM算法引入网络,同时采用最近邻聚类法和归一化法对将样本数据进行修剪,并采用择优原则对LM模型的选取进行优化。为验证方法的有效性,采用传统方法训练网络,对比分析新方法的收敛、泛化以及解耦效果,仿真结果表明:该方法克服了传统网络的缺点,实现了磁悬浮开关磁阻电机径向两自由度悬浮力和旋转力三者之间的精确解耦。     

磁悬浮开关磁阻电机及其关键技术发展综述

磁悬浮开关磁阻电机结合磁轴承技术与开关磁阻电机优点,通过径向力的主动控制,有效改善了开关磁阻电机因不平衡磁拉力造成的振动和噪声问题,在航空航天、飞轮储能等领域具有非常广阔的发展前景。结合国内外相关文献,介绍了磁悬浮开关磁阻电机的研究现状,总结了目前磁悬浮开关磁阻电机的主要研究内容与关键技术,并讨论了其未来的发展趋势。     

五自由度磁悬浮电机的数字控制系统

数字控制系统具有高度集成化的控制电路、强大的数据处理能力、精确的控制精度和稳定的工作性能,是实现高性能磁悬浮控制技术的有效手段。在介绍五自由度磁悬浮电机的结构及其控制策略的基础上,设计了以TMS320F2812为核心、以复杂可编程逻辑器件（CPLD）为接口电路的数字控制系统,对其硬件构成及软件设计进行了详细说明。试验结果表明：该数字控制系统不仅能够满足磁悬浮电机控制系统的要求,而且易于实现各种先进的控制策略。     

磁悬浮开关磁阻电机控制系统的FPGA实现

介绍了一种磁悬浮开关磁阻电机系统的全硬件实现.系统以Xilinx公司FPGA芯片中的XtremeTMDSP器件为核心.针对磁悬浮开关磁阻电机模型的非线性、多变量和强耦合的特点,采用滑模变结构控制技术,能够有效克服系统参数变化和不确定性扰动的影响,使系统具有较强的鲁棒性.给出了基于Xilinx FPGA/CPLD开发平台和MATLAB/Simulink仿真环境进行DSP功能实现的方法和设计流程.实验仿真表明系统设计紧凑、可靠、实时性强,能够达到良好的控制效果.