磁悬浮系统动力学参数的开环辨识

针对磁悬浮系统的本质非线性，提出了基于试验研究的一种实用的动力学模型开环辨识方法，它能在完全不知系统物理参数的前提下，较好地辨识磁悬浮系统的动力学方程中的参数，据此设计的控制器可以对磁悬浮系统的稳定悬浮进行有效的控制。辨识的结果可直接用于某些场合下磁悬浮系统的运动控制，也可以在此基础上进行更为精确的在线辨识。     

一种开关驱动的电涡流式位移传感器的原理与实验研究

从能量损耗角度出发,对一种开关电路驱动的电涡流位移传感器的工作原理进行了分析。该传感器利用气隙与工作电流间的对应关系实现对目标位移的检测,且仅需一次低通滤波即可完成信号调理,系统结构简单。作者以铁、铝和无磁不锈钢作为被测目标在不同开关频率下进行了实验研究,并对实验结果进行了分析。结果表明:对3种被测目标,随着频率的变化,系统灵敏度经历了相似的变化过程,且在谐振频率附近,灵敏度达到负向最大值;在0.5与1.5倍谐振频率的两个频率附近,系统灵敏度达到两个正向极大值;在谐振频率附近,当被测目标为铁时,系统灵敏度最大,而目标为铝时次之。     

光阀式位置传感器及其性能分析

本文依据硅光电池的外部特性，提出了一种新型光电式位置传感器－－光阀式位置传感器。对这种传感器的性能及其影响因素进行了分析，分析结果表明这种传感器具有较高的分辨率，优良的线性，非常宽的频带，极小的时漂和温漂，以及输出没有载波干扰，是一种综合性能优良的位置传感器，最后，给出了有关的实验结果。     

基于同步旋转坐标系下矢量旋转的新型磁链算法

传统电压型磁链算法在对电机内普遍存在的椭圆形磁场磁链进行辨识时存在稳态幅值相位误差。为此文中提出两种新型磁链算法,新算法基于反电动势矢量与磁链矢量的关系得到。通过在同步旋转坐标系下低通滤波消除积分漂移;通过旋转矢量,实现积分作用。新算法结构简单,易于工程实现。仿真结果表明:新算法有效消除了积分漂移,算法1可以对圆形磁场磁链进行准确辨识;算法2可以对椭圆形磁场磁链进行准确的辨识;对于椭圆形磁场磁链,算法1辨识出其与电机转向相同的圆形分量。将新算法应用于一台表贴式永磁同步电机无位置传感器调速系统的转子位置估算,利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对其进行了数字化实现。系统在稳态与电机转速突变时具有良好的静态、动态特性,证明了新算法的有效性和实际可应用性。     

一种往复开关磁阻直线电机的设计与控制

以往复活塞式压缩机为应用背景,提出了一种具有简单结构及单方向力驱动的往复式开关磁阻直线电机,并基于有限元方法进行了电机的参数化设计。针对开关磁阻电机的非线性电磁力及磁链特性,基于三维有限元方法分析了电机的位置/电流/电磁力和位置/电流/磁链特性。针对此单方向力驱动的电机提出了一种综合控制策略,其由"推秋千"控制器、PI电流控制器、行程控制器及平衡位置控制器组成。"推秋千"控制器控制电机电流的导通时刻,以保证电机动子在其机械谐振频率上运行,PI电流控制器通过脉宽调制开关功放控制电机电流,行程控制器及平衡位置控制器分别控制行程和平衡位置。在有限元分析和参数测试的基础上,在Matlab/Simulink环境中建立了电机、压缩机及控制系统的仿真模型,并以此分析了给定行程下,控制系统控制直线电机驱动压缩机的动态性能。最后进行了实验测试,并与仿真结果进行了比较,结果相一致,验证了所设计的电机及所提出的控制策略的可行性和有效性,其中的"推秋千"控制器能够使电机动子在其谐振频率上运行。     

电流驱动和电压驱动下实心磁路磁轴承的系统辨识EI北大核心CSCD

与叠片结构的磁轴承相比,实心磁路磁轴承除了能简化工艺外,还能保证结构强度,但实心材料中会有明显的涡流。用等效磁路法建立磁轴承模型时忽略了涡流的影响,导致理论模型和实际系统之间有较大的误差。为了获取磁轴承的精确模型,该文对一个实心磁路主动磁轴承在电流驱动和电压驱动下都做了系统辨识。磁轴承的理论模型在电流驱动下是二阶的,在电压驱动下是三阶的,但辨识结果是两者都需要用一个三阶模型来描述。涡流改变了电流驱动下模型的阶次,却只修正了电压驱动下模型的系数,说明电压驱动下建立的数学模型能更好地描述实际系统。     

圆锥形磁悬浮轴承的三维有限元分析

圆锥形磁悬浮轴承只用一对径向轴承即可完成主轴的径向与轴向控制,但由于其定、转子铁心呈锥形结构,使轴向与径向间存在耦合,增加了分析计算的复杂性,同时对其电磁场的分析必须采用三维模型。利用ANSYS有限元软件对磁悬浮轴承进行三维电磁场计算,分析了磁感应强度的空间分布、轴承径向与轴向问的耦合效应,同时计算了电磁力随控制电流和轴承位置的变化关系,并与磁路法的结果进行了比较,在此基础上得出了磁悬浮轴承的电流刚度系数和位置刚度系数。     

锥形磁悬浮轴承的建模与解耦控制

磁悬浮轴承的标准结构包括两个径向轴承和一个轴向轴承,也可以将两个径向轴承做成锥形使其能够提供轴向悬浮力,从而省去轴向轴承,减小磁悬浮轴承的轴向尺寸,并使系统结构简化。但仅仅依靠两个锥形径向轴承使转子悬浮,在磁轴承的轴向和径向间会存在很强的耦合,使系统的建模和控制都变得更复杂。对一台自行设计的锥形磁悬浮轴承提出一种解耦控制。首先采用磁路法建模,得到原始的非线性模型。然后对非线性模型进行线性近似,并通过引入输入与输出的线性变换使系统解耦,推导出5个单输入单输出的解耦控制模型,分别对应于转子的5个运动自由度。最后,针对这5个被控对象分别设计控制器,并对解耦控制进行仿真分析和实验验证。结果表明,锥形磁悬浮轴承可以通过对其输入和输出进行简单的代数变换实现有效的解耦。     

超精密磁悬浮工作台的一种低功耗磁悬浮设计

超精密磁悬浮工作台的磁悬浮部分的设计，将直接影响到系统的动力学性能、空间结构以及热性能等。针对这些性能上的要求，给出了一种三磁极电磁铁及相应的磁悬浮设计，并结合常规双磁极电磁铁的情况，对性能进行了分析和比较。相比之下，该设计可使静态功耗(或发热量)降低50％，具有更合理的空间结构。只需要两个这样的电磁铁便可以实现工作台的磁悬浮(采用双磁极电磁铁则通常需要四个)。最后通过一个应用实例及实验结果，验证了该设计的正确性和有效性。     

基于高性能磁链算法的永磁同步电动机无位置传感器控制

准确的磁链辨识是基于磁链观测法永磁同步电动机无位置传感器控制的关键,传统电压型磁链辨识算法消除了纯积分存在漂移问题,对圆形磁场的磁链可以准确辨识,但对实际中电机内普遍存在的椭圆形磁场的磁链辨识时存在稳态幅值和相位误差。分析了椭圆形磁场时磁链矢量与反电动势矢量的空间关系。对传统算法辨识椭圆形磁链的误差进行了分析,提出一种改进的新型磁链算法。改进后的新算法运算量与传统算法相当,但对圆形与椭圆形磁场的磁链均能准确辨识。将新算法应用于一台表贴式永磁同步电动机无位置传感器控制系统的转子位置估算,仿真证明,在稳态及转速突变时新算法均具有良好的位置和转速跟踪效果。利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对其进行了数字化实现。实验结果表明,在中高速范围内,调速系统在稳态与电机转速突变时具有良好的动静态特性,但在低速区会出现系统不稳定。仿真与实验证明了新算法的有效性和实际可应用性。