基于压电微激励器的硬盘双程伺服控制系统

介绍了硬盘双程伺服控制系统,其在常规的音圈电机基础上引入一个压电微激励器来实现更快速和精确的磁头定位。控制设计中,利用压电微激励器的频率特性来估计它的位移输出;音圈电机的控制采用一种积分增强的组合非线性反馈(CNF)控制技术,实现快速和平稳的设定点跟踪,消除扰动因素可能造成的静态误差;基于开环逆控制的思想,微激励器环路的控制采用定值比例及滤波器,使其紧密跟踪定位误差,从而使总位移输出能更快地跟踪设定目标值。仿真和实验结果验证了设计的有效性。     

硬盘两级伺服磁头定位系统的鲁棒控制

为实现更快捷和精确的硬盘磁头定位,在硬盘固有的音圈电机上附加一个压电微激励器,从而构成了硬盘两级伺服磁头定位系统。在控制系统的设计中,利用了压电微激励器的频率特性来估计其位移输出,进而估计音圈电机的输出位移;对音圈电机的控制设计采用了一种积分增强的鲁棒完美跟踪（RPT）控制技术,实现快速、平稳和无静差的定点跟踪;微激励器环路的控制采用定值比例及滤波器,使得合并的位移输出能更快地跟踪目标磁道。仿真和实验结果验证了设计的有效性。     

硬盘磁头快速精确定位伺服控制系统的设计

针对以音圈电机作为伺服机构的硬盘磁头定位伺服系统的性能要求,设计了一个参数化的控制器并进行仿真和实验研究。在控制设计中,采用一种复合非线性反馈(CNF)控制技术,以提高控制系统的瞬态性能,达到快速的响应和低超调;通过设计一个降阶观测器对伺服系统中的未知扰动进行估计及补偿,消除扰动可能带来的稳态跟踪误差。仿真和实验结果表明硬盘磁头可以实现对目标磁道快速准确的定位。参数化设计的伺服控制器具有通用性,可推广应用到其他伺服系统。     

直线音圈电机的神经网络PID控制

音圈电机具有动态响应快、精度高等一系列优点,近年来,音圈电机被广泛应用在高性能的直接驱动式伺服阀领域里.分析了音圈电机的数学模型并设计了基于音圈电机的直驱阀阀芯位置控制系统.针对直驱阀存在负载扰动的影响,提出了一种基于BP神经网络PID的位置控制策略,它既有神经网络控制良好的动态特性又保持了PID控制的高速稳定性,并且能在线调整.仿真结果表明,所提出的基于BP神经网络PID的位置控制策略能够实现系统的良好控制性能,具有很好的鲁棒性.     

音圈电机的电磁场计算与分析

介绍了音圈电机的结构;以电磁场计算为基础,分析了磁路和电路参数对电机性能的影响;根据计算结果设计了一台样机,并进行了实验研究.仿真和实验结果验证了利用数值计算进行音圈电机设计的有效性.     

模糊自抗扰控制的双音圈电机同步伺服系统

在双音圈电机同步系统中,由于音圈电机独特的分体式结构,其中一个电机的外部干扰对另一个电机的耦合作用尤为明显。针对该问题,提出了一种基于交叉耦合控制器(CCC)和模糊自抗扰控制器(Fuzzy-ADRC)的位置同步控制方案。利用自抗扰控制器(ADRC)对音圈电机伺服系统中的扰动总和进行估计与补偿;为进一步提高系统鲁棒性,设计Fuzzy-ADRC实现ADRC的参数自适应调整。此外,设计CCC消除双电机同步过程中的耦合现象,实现双电机伺服同步控制。仿真结果表明,所设计的控制系统能够明显提高各电机跟踪精度和同步精度,控制效果良好。     

基于LabVIEW FPGA的音圈电机神经网络控制方法

音圈电机是一种常用的高动态性能驱动器。为了优化、简化不同音圈电机的控制算法调试过程,提出了一种基于LabVIEW FPGA的改进RBF神经网络控制算法。该网络采用3-输入的3层网络结构,通过梯度下降法对隐含层权值系数更新,实现对音圈电机的电流环控制。仿真结果表明,随着隐含层节点数增加,RBF神经网络控制算法性能将优于单神经元自适应控制算法。当隐含层节点数为6时,系统电流上升时间为14μs,相对于单神经元自适应控制缩短了26.3%。将该算法用于激光精密指向系统,实验结果表明,隐含层4节点时,电流上升时间为25μs。实验结果与仿真结果较吻合,验证了RBF神经网络算法的有效性。     

线圈前移式直线音圈电机的设计与分析

针对直线音圈电机出力密度不高的问题,提出了线圈前移式电机结构。通过改变电机出力特性曲线,使其向右移动到合适位置,从而获得更大的平均出力密度以及更小的推力波动。采用磁路分析法推导该线圈前移式直线音圈电机在工作行程范围内的出力表达式,并分析其出力特性曲线。此外,通过有限元法仿真研究音圈电机的音圈前移量对电机平均出力的变化规律,从而分析确定前移量的理论优化值。最后,在理论与仿真的基础上,制作了实验样机,实验结果表明该样机的出力特性曲线与理论仿真结果基本一致,证明了线圈前移式结构在提高直线音圈电机平均出力和出力密度方面具有非常重要的意义。     

用于生物医学仪器的压电超声电机运动控制系统设计

根据压电超声电机响应快,运行安静等特点设计了一套用于生物医学实验的微机控制的压电式超声电机高精度闭环位置控制系统。采用PI控制算法,既实现高精度的定位需要,又方便了非专业实验人员在实验时进行微调。硬件组成简单,便于该类电机在其它领域的推广应用。     

无轴承电机轴向混合磁轴承自抗扰控制

为了实现无轴承电机轴向混合磁轴承的准确和稳定控制,依据自抗扰控制理论,设计了轴向混合磁轴承自抗扰控制系统,并给出其控制算法和控制结构。根据实验样机参数,利用MATLAB软件环境,构建了仿真系统,针对系统的阶跃响应、转子起浮、抗干扰能力等情况进行了仿真研究和性能分析。仿真试验结果表明,所设计的自抗扰控制系统具有精确度高、响应速度快、抗干扰能力强等特点,满足无轴承电机轴向混合磁轴承的高性能控制要求。     

基于步进电机的时变边界层滑模位置控制研究

文章基于两相混合式步进电机控制系统,将滑模控制算法应用于位置控制,以改善系统动态性能和抗干扰性,同时,为削弱滑模控制中的抖振问题,首先设计了一种时变边界层的控制算法,在等速趋近律的基础上将时变边界层算法应用于电机位置控制系统。然后通过Matlab/Simulink进行了仿真实验验证,并进一步完成了实际实验,证明了文中提出的控制算法可以对传统滑模控制中的抖振问题进行明显的削弱,且动态性能较为良好,最后通过对比实验,将文中应用的控制算法与传统的PID控制在突加负载的情况下进行对比,得出应用了时变边界层控制算法的两相混合式步进电机位置控制系统的确具有一定的优势。     

一种高速直线电机定位测速系统硬件在环仿真

高精度高实时性的定位测速系统对高速直线电机的稳定运行至关重要。为验证基于激光阵列的定位测速系统对高速直线电机控制系统的适用性，该文首先分析了激光阵列式编码器的工作原理，推导了定位测速系统参数设计的约束条件。其次建立了编码器及激光传感器阵列的数学模型，根据给定的位置信息产生脉冲信号驱动激光器，以模拟传感器在不同速度下产生的光脉冲信号，根据检测的光脉冲信号来计算动子位置和速度。最后基于所研制采集器、脉冲发生器、多通道模拟器及控制器，构建了一套定位测速硬件在环仿真系统。通过对比给定的位置/速度与检测到的位置/速度的数据结果，量化测量误差。通过与电机控制系统的硬件在环闭环系统联合仿真，验证了该方法的有效性，且能够为位置与速度检测算法的改进与仿真验证提供良好的测试平台。     

快速访问软盘机磁夹定作用的音圈电动机

根据软盘机快速访问的要求,提出采用音圈电动机驱动磁头定位机构,并对音圈电动机结构、气隙磁场、音圈等作了设计与计算,同时,给出了一种音圈电动机控制系统,对其定位信号及快速定位机理进行了分析。     

快速访问软盘机磁夹定位用的音圈电动机

根据软盘机快速访问的要求,提出采用音圈电动机驱动磁头定位机构,并对音圈电动机结构、气隙磁场、音圈等作了设计与计算,同时,给出了一种音圈电动机控制系统,对其定位信号及快速定位机理进行了分析。     

基于Matlab 12/8极开关磁阻电机控制系统仿真

根据开关磁阻电机(SRM)的数学模型,以12/8极SRM作为研究对象,采用Matlab/Simulink中一些常用基本模块,搭建各个独立的功能模块,并将其整合为SRM控制系统的仿真模型。该系统采取电流内环和转速外环的双闭环控制方式,其中电流环采用电流斩波和角位置相结合的控制算法,转速环采用PI控制算法,确保了电机在高、低速运行时性能优良,系统启动迅速、控制灵活、鲁棒性强。仿真结果表明该系统建模方法合理有效,为实际电机控制系统的优化设计、优化控制及系统调试等提供了参考依据。     

基于积分型滑模面的无刷直流电机滑模调速控制算法

针对无刷直流电机负载运行时稳态转速跟踪误差大,转矩脉动明显的问题,提出了基于积分型滑模面设计的一种滑模控制算法,搭建了速度调节采用滑模控制,电流调节利用PI控制的调速控制系统仿真模型,并进行仿真实验研究。仿真实验结果表明,与PI控制算法和模糊PI控制算法的控制系统相比,该系统动态响应快速,负载运行时跟踪转速误差小,转矩脉动不明显,电机参数变化影响小,系统鲁棒性强。     

轴向磁路旋转式音圈电机的磁场计算与综合设计

介绍了轴向磁路式旋转音圈的原理和等效磁路,给出了电机设计的基本参数约束条件。利用有限元软件Ansoft进行了模型仿真与性能计算,并分析了音圈电机的电枢反应。给出了不同左右定子底座材料时的气隙磁密、最大力矩和重量的计算结果对比。该文对音圈电机的工程应用具有参考价值。     

基于Ansoft的音圈电机设计与研制

提出并设计了以音圈电机作为直接驱动的应用于半导体封装设备LED全自动固晶机摆臂系统Z轴的实现方案,以达到高速、高精度响应及节约成本。通过对固晶机摆臂系统Z轴动力学建模求得电机所需推力,以电磁场计算为基础,基于Ansoft建立音圈电机有限元模型,计算出磁感应强度的矢量分布,根据计算结果设计样机,并选择PI作为速度环控制器,PID作为位置环控制器的双环控制架构对样机进行实验研究。仿真和实验结果证明了设计方案的有效性。     

基于自学习非线性PID的音圈电机精密定位系统

基于音圈电机的精密宏微气浮运动系统，是一种能克服接触摩擦和行程限制的新型精密定位系统。针对系统中用于精密定位的音圈电机受到内外扰动从而影响系统最终定位精度的问题，在建立起音圈电机数学模型的基础上，设计了基于反正弦函数的自学习非线性PID控制器，利用自学习算法对非线性增益函数的增益系数进行实时调整。完成算法设计与仿真后，在搭建的系统平台分别进行了微动台短行程定位和宏微动台的长行程定位实验。仿真和实验结果表明，与传统PID控制器相比较，自学习非线性PID控制器的使用有效提高了系统的鲁棒性和定位精度，系统对位置指令响应迅速无超调，控制精度达到了亚微米级。     

微型永磁式爪极步进电机控制系统设计与实现

为实现对直径在5 mm左右的永磁式爪极步进电机的驱动控制。基于STM32F103C8T6主控芯片和TMC2660驱动芯片,设计了一套针对该电机的运动控制系统。控制芯片和驱动芯片之间利用SPI通信,实现对步进电机驱动电流、运动方向以及细分的设置。上位机基于CAN2.0通信协议完成对驱动器的参数修改配置,并且实现正反转、停车、定位以及回零等功能。利用S曲线控制算法,在细分的基础上对步进电机运动进行控制,实现电机的平滑启动与停止。经过实验验证该控制系统能够实现对微型爪极永磁式步进电机的运动控制,细分驱动可有效提升电机电流的正弦性。