直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)備，省略了機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，完全消除機(jī)械傳動(dòng)元件的速度和加速度的物理極限，具有長(zhǎng)行程、低慣量、高精度、快響應(yīng)和高速度等特征，是先進(jìn)加工中心的標(biāo)志。90年代中期以后，直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)在超精密定位領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，吸引了越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和人員投入到這一領(lǐng)域中來(lái)。 永磁直線同步電機(jī)與普通的直線異步電機(jī)相比，具有效率高、輸出力矩大、體積小、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)精度，成為新一代超精密機(jī)床中最具有代表的技術(shù)。永磁直線同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)將是當(dāng)前和今后直線電機(jī)發(fā)展應(yīng)用的一個(gè)方向。 本文以直線電機(jī)理論為依據(jù)，以現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及新的實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了永磁直線同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，分析了永磁直線同步電機(jī)控制系統(tǒng)中存在的難點(diǎn)，并對(duì)直線電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。 首先，介紹了永磁直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、相關(guān)控制策略，對(duì)直線電機(jī)控制難點(diǎn)進(jìn)行了探討。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了永磁直線同步電機(jī)的控制系統(tǒng)的總體方案。 然后針對(duì)永磁直線同步電機(jī)控制系統(tǒng)的主要難點(diǎn)，分為位置檢測(cè)技術(shù)，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)方面對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。根據(jù)永磁直線同步電機(jī)的特點(diǎn)，提出一種簡(jiǎn)易的初始位置檢測(cè)方法，并設(shè)計(jì)了檢測(cè)電路。該方法基于線性霍爾元件，基本上不增加控制系統(tǒng)成本，安裝簡(jiǎn)便，效果良好。在普通的三相逆變電路的直流側(cè)添加DC/DC電力電子電路。這樣的做的好處是根據(jù)系統(tǒng)需求輸出直流電壓，減少諧波。由于傳統(tǒng)的基于前后臺(tái)工作機(jī)制的電機(jī)控制軟件存在響應(yīng)不及時(shí)、不穩(wěn)定等弊病，提出了基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)機(jī)制上編寫(xiě)電機(jī)控制軟件。 最后基于樣機(jī)和控制器做了相應(yīng)試驗(yàn)，分析了試驗(yàn)結(jié)果，并提出了存在的問(wèn)題和下一步的工作展望。
標(biāo)簽： 直線 同步電機(jī) 控制技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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作為數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等的重要組成部分，隨著加工制造、汽車(chē)等行業(yè)的發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)成為國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。同時(shí)隨著功率電子器件和微處理器的進(jìn)步，伺服系統(tǒng)也逐步向全數(shù)字化方向發(fā)展，全數(shù)字化系統(tǒng)具有可靠性高、實(shí)現(xiàn)新控制策略容易、功能豐富等優(yōu)點(diǎn)。 本文論述了永磁同步電機(jī)空間矢量脈寬調(diào)制控制的最新發(fā)展，分析了從基礎(chǔ)理論到最新的控制算法的有關(guān)永磁同步電機(jī)空間矢量控制的許多問(wèn)題。在對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)的數(shù)學(xué)模型和控制理論進(jìn)行全面、深入研究的基礎(chǔ)上，本文在PMSM 的電壓空間矢量的弱磁控制方面做了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，提出一種基于空間矢量PWM (SVPWM)的PMSM 定子磁鏈弱磁控制定方法，在電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到基本轉(zhuǎn)速之前采用最大轉(zhuǎn)矩/電流策略控制，超過(guò)基本轉(zhuǎn)速之后采用弱磁擴(kuò)速的電流控制策略，使電機(jī)具有更大的調(diào)速空間，該策略可實(shí)現(xiàn)電壓矢量近似連續(xù)調(diào)節(jié)，有效減小了PMSM 的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高了系統(tǒng)的性能，仿真結(jié)果證明了這一結(jié)論。 在上述工作的基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)了一套基于TMS320LF2407A 的高性能全數(shù)字永磁交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空間矢量PWM 控制為核心。
標(biāo)簽： 永磁同步電動(dòng)機(jī) 調(diào)速控制
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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超聲波電機(jī)是上個(gè)世紀(jì)八十年代逐步發(fā)展起來(lái)的新型微電機(jī)。它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)的電磁馬達(dá)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無(wú)電磁干擾、動(dòng)作相應(yīng)快、運(yùn)行無(wú)噪聲、無(wú)輸入時(shí)能自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域要比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多。目前，旋轉(zhuǎn)型超聲波電機(jī)，尤其是環(huán)形行波型超聲波電機(jī)，在工業(yè)、辦公、過(guò)程自動(dòng)化等領(lǐng)域的伺服系統(tǒng)中作為直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器得到廣泛的關(guān)注。 本論文主要研究并設(shè)計(jì)了用于超聲波電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)的小型控制系統(tǒng)。其目的是針對(duì)市場(chǎng)需要，提供給用戶一種價(jià)格較低、體積小、性能指標(biāo)適中，操作簡(jiǎn)便，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位，速度可調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)控制器。 控制器的核心為MSP430F167。課題對(duì)外圍檢測(cè)、控制、驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行相關(guān)的研究和設(shè)計(jì)，并按照控制器的需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件。最后給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，速度曲線較為理想，達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)要求。 系統(tǒng)總結(jié)了超聲波電機(jī)的發(fā)展、特點(diǎn)、分類(lèi)，通過(guò)與傳統(tǒng)電磁電機(jī)的對(duì)比給出了超聲波電機(jī)的廣闊的應(yīng)用前景。在此基礎(chǔ)上，指出了超聲波電機(jī)研究的發(fā)展方向，明確了本文的研究?jī)?nèi)容。 總結(jié)了環(huán)形行波型超聲波電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)了環(huán)形行波型超聲波電機(jī)調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅(qū)動(dòng)逆變電路的優(yōu)缺點(diǎn)。 本課題設(shè)計(jì)了基于超聲波電機(jī)的控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路。首先，提出了本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想及目的；其次，介紹了本設(shè)計(jì)的控制器硬件電路具體設(shè)計(jì)過(guò)程以及調(diào)頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方式。然后，詳細(xì)介紹了該控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，包括上位機(jī)軟件、下位機(jī)軟件以及通訊部分。詳細(xì)闡述了在本控制系統(tǒng)中的調(diào)速、定位原理。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了該小型控制系統(tǒng)的有效性。
標(biāo)簽： 超聲波 電機(jī) 控制驅(qū)動(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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文中設(shè)計(jì)完成了以數(shù)字信號(hào)處理器DSP為控制核心，以智能控制功率模塊IPM為驅(qū)動(dòng)，以無(wú)刷直流電機(jī)作為伺服電機(jī)的一套高性能的電梯門(mén)機(jī)交流伺服系統(tǒng)。 論文闡述了設(shè)計(jì)的目的，給出了電機(jī)的選擇，介紹了無(wú)刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；說(shuō)明了門(mén)機(jī)運(yùn)行曲線的形成及加減速運(yùn)行時(shí)按S曲線方式運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，并給出了加減速運(yùn)行時(shí)S曲線的具體形成方法；針對(duì)門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了詳細(xì)的研究，將自適應(yīng)控制理論引入了電梯的門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)中，并針對(duì)模型參考自適應(yīng)控制的方法進(jìn)行了分析，該方法的實(shí)施使系統(tǒng)的性能得到了提高。 系統(tǒng)采用TMS320LF2407A作為電梯的門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)的核心控制器，對(duì)TMS320LF2407A作了詳細(xì)的介紹。文中對(duì)系統(tǒng)采用了全數(shù)字化設(shè)計(jì)，完成了總體硬件電路的設(shè)計(jì)，主要包括計(jì)算控制電路、信號(hào)采集電路、鍵盤(pán)輸入及顯示電路、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路等，并對(duì)每一部分電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體的說(shuō)明；驅(qū)動(dòng)電路選用了智能控制功率模塊IPM，并針對(duì)所選模塊進(jìn)行了說(shuō)明。 在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，采用對(duì)曲線進(jìn)行離散的方式，給出了門(mén)機(jī)運(yùn)行的參考模型，并根據(jù)采集的信號(hào)與參考模型進(jìn)行對(duì)比，求出加/減速運(yùn)行時(shí)S曲線實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)償算法；并針對(duì)運(yùn)行參數(shù)變化的影響，提出了對(duì)門(mén)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)控制的方法，給出了系統(tǒng)軟件的流程。 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的硬件及軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯門(mén)機(jī)系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)控制的目的。
標(biāo)簽： 電梯門(mén) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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盤(pán)式永磁電機(jī)因其較高的轉(zhuǎn)矩密度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，在各種驅(qū)動(dòng)、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣和應(yīng)用。本文針對(duì)盤(pán)式永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)展開(kāi)研究，所做工作主要包括以下幾個(gè)部分： 首先，從電機(jī)的主要尺寸方程入手將盤(pán)式永磁電機(jī)和徑向永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度進(jìn)行了比較，得到了兩種電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度的變化關(guān)系。推導(dǎo)了六相盤(pán)式永磁同步電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)電抗、槽漏抗等的計(jì)算公式，同時(shí)也給出了這些參數(shù)相應(yīng)的有限元計(jì)算方法，兩種計(jì)算結(jié)果基本一致。并且在對(duì)多極少齒結(jié)構(gòu)電機(jī)的漏磁系數(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該類(lèi)電機(jī)的漏磁系數(shù)的計(jì)算方法。 其次，采用了針對(duì)六相電機(jī)的22極24槽結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)的主要尺寸減小，電機(jī)定子沖槽、電樞下線等工藝要求降低。利用有限元法和傅立葉分析求解對(duì)永磁體的形狀進(jìn)行優(yōu)化，可使得永磁電機(jī)氣隙磁密波形畸變率減小，進(jìn)而降低的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。定量分析了不同定子槽口寬度對(duì)空載反電動(dòng)勢(shì)波形和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。 通過(guò)對(duì)盤(pán)式永磁電機(jī)的磁場(chǎng)分布特點(diǎn)的研究，編寫(xiě)了分環(huán)法盤(pán)式永磁電機(jī)電磁設(shè)計(jì)程序。通過(guò)對(duì)樣機(jī)設(shè)計(jì)值與實(shí)驗(yàn)值比較，不斷對(duì)盤(pán)式永磁電動(dòng)機(jī)的電磁程序進(jìn)行完善和修正，目前已經(jīng)形成了一個(gè)比較實(shí)用可靠的CAD軟件。 對(duì)盤(pán)式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)體進(jìn)行剛度計(jì)算，并且也對(duì)電機(jī)的定子進(jìn)行了固有頻率的計(jì)算，保證了電機(jī)的可靠運(yùn)行。 最后，在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)5kW的雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的盤(pán)式永磁同步電動(dòng)機(jī)樣機(jī)并做了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析基本一致。
標(biāo)簽： 高功率密度 永磁同步電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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玻璃磨邊機(jī)這項(xiàng)技術(shù)國(guó)外在上世紀(jì)九十年代末期發(fā)展起來(lái)；但設(shè)備價(jià)格比較昂貴。而國(guó)產(chǎn)機(jī)尚處于起步階段。根據(jù)玻璃深加工企業(yè)的實(shí)際需要，本課題設(shè)計(jì)和完成了這種高精度的玻璃磨邊設(shè)備。 本文主要研究了步進(jìn)電機(jī)、變頻器、光電編碼器、可編程控制器和由它們組成的控制系統(tǒng)在玻璃直線磨邊機(jī)上的應(yīng)用。介紹了步進(jìn)電機(jī)、變頻器、光電編碼器和可編程控制器的功能、特點(diǎn)。通過(guò)PLC、步進(jìn)電機(jī)、變頻器、編碼器組成的控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)玻璃加工進(jìn)行控制。該系統(tǒng)在控制精度上基本達(dá)到了生產(chǎn)的需要。這里采用該系統(tǒng)來(lái)代替伺服系統(tǒng)，不僅降低了成本而且也滿足了企業(yè)的要求。文中還設(shè)計(jì)了PLC程序來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制，而且進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。其間，還采取一些辦法解決了一些干擾問(wèn)題，也掌握了實(shí)際選型的有關(guān)知識(shí)。本文還介紹了人機(jī)界面的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。 本文對(duì)玻璃直線雙邊磨邊機(jī)電氣控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了綜合性論述對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能分析，闡述了系統(tǒng)的性能要求；根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案，本文對(duì)位置控制的方法進(jìn)行分析和研究，給出了玻璃直線雙邊磨邊機(jī)電氣控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案；對(duì)變頻器和光電編碼器的原理進(jìn)行了分析，給出了變頻器與光電編碼器的選型方法。玻璃直線雙邊磨邊機(jī)的夾持梁升降系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制；工作臺(tái)開(kāi)合控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速閉環(huán)控制，光電編碼器測(cè)量開(kāi)合位置，反饋給PLC，對(duì)開(kāi)合系統(tǒng)進(jìn)行慢速開(kāi)合，以提高定位精度，降低了開(kāi)發(fā)成本。 本文還對(duì)采用可編程控制器作為下位機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了PLC的軟件設(shè)計(jì)，包括主程序，初始化程序，開(kāi)合機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)程序，夾持梁升降控制系統(tǒng)程序，玻璃傳送控制系統(tǒng)程序及上位機(jī)與下位機(jī)的通信處理方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)控制方面,經(jīng)常要用到低速驅(qū)動(dòng),以前一般采用電動(dòng)機(jī)加減速器或永磁感應(yīng)子式電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),但是他們存在著很多缺點(diǎn)和不足。隨著分?jǐn)?shù)槽繞組結(jié)構(gòu)的提出,分?jǐn)?shù)槽永磁同步電機(jī)在低速驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文將對(duì)這種特殊結(jié)構(gòu)的電機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的介紹和分析。 分?jǐn)?shù)槽繞組和整數(shù)槽繞組是電機(jī)繞組的兩種重要形式。本文首先從電機(jī)結(jié)構(gòu)和繞組電感兩個(gè)方面對(duì)分?jǐn)?shù)槽繞組電機(jī)和整數(shù)槽繞組電機(jī)進(jìn)行比較,以加深對(duì)分?jǐn)?shù)槽繞組結(jié)構(gòu)的理解。分?jǐn)?shù)槽繞組也存在對(duì)稱性問(wèn)題,即并不是所有的分?jǐn)?shù)槽繞組都是各相對(duì)稱的,接下來(lái)本文給出了分?jǐn)?shù)槽繞組的對(duì)稱條件,為分?jǐn)?shù)槽繞組電機(jī)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。在分?jǐn)?shù)槽電機(jī)中,節(jié)距y=1的分?jǐn)?shù)槽繞組是一種非常重要的繞組,是中小型永磁電機(jī)和永磁交流伺服電機(jī)使用最多的的分?jǐn)?shù)槽繞組,本文將對(duì)這種繞組形式進(jìn)行詳細(xì)介紹,為了便于以后分析和應(yīng)用,還將給出這類(lèi)電機(jī)常用的極槽配合和繞組的各種參數(shù)。整數(shù)槽電機(jī)60°相帶繞組的排列比較簡(jiǎn)單,分?jǐn)?shù)槽電機(jī)則顯的比較復(fù)雜,本文將具體介紹兩種繞組排列方法來(lái)解決這一問(wèn)題。
標(biāo)簽： 低速 直驅(qū) 永磁同步電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在伺服系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)高精度的控制，往往需要實(shí)時(shí)地檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。光電編碼器雖然能夠達(dá)到很高的精度，但是它的抗干擾性差，不宜應(yīng)用在條件惡劣的場(chǎng)合中；相比較而言，旋轉(zhuǎn)變壓器（簡(jiǎn)稱旋變）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，抗干擾性強(qiáng)，能夠應(yīng)用在各種條件惡劣的場(chǎng)合中，所以獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 本文采用的旋變樣機(jī)是一種新型的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。分析了它的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、定子繞組的連接方式以及轉(zhuǎn)子形狀的優(yōu)化；并在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了它的正余弦輸出反電勢(shì)的表達(dá)式；最后在電磁場(chǎng)分析軟件Ansoft中，以樣機(jī)為原型建立了仿真模型，分析了它內(nèi)部的電磁場(chǎng)分布以及正余弦輸出反電勢(shì)的波形。 其次，本文設(shè)計(jì)了一種以DSP為核心的R2D電路系統(tǒng)。它以振蕩電路產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)作為旋變的激勵(lì)信號(hào)，加上相關(guān)的外圍電路，構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)變壓器一數(shù)字轉(zhuǎn)換器，解算出了旋變的軸角θ；并在此基礎(chǔ)上，分析了產(chǎn)生角度解算誤差的各種因素，同時(shí)計(jì)算出了旋變的轉(zhuǎn)速n。 最后，在上述解算方案的基礎(chǔ)上，本文又給出了第二種解算方案，即：DSP產(chǎn)生的方波經(jīng)過(guò)濾波之后作為旋變的激勵(lì)信號(hào)，解算出了旋變的軸角θ；然后比較了這兩種解算方案的優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)分析了激勵(lì)信號(hào)中的諧波分量對(duì)正余弦輸出反電勢(shì)以及角度解算的影響。
標(biāo)簽： R2D 旋轉(zhuǎn)變壓器 電路
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：pioneer_lvbo
在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開(kāi)始，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動(dòng)機(jī)，交流傳動(dòng)變得越來(lái)越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重大的作用。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動(dòng)場(chǎng)合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，而對(duì)于這些應(yīng)用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制問(wèn)題。本文針對(duì)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過(guò)參數(shù)辨識(shí)來(lái)提高永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制性能，借助自行開(kāi)發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)定向控制，參數(shù)辨識(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開(kāi)深入的研究。 本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)通過(guò)參數(shù)辨識(shí)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對(duì)不同情況，通過(guò)改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識(shí)方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動(dòng)基于磁場(chǎng)定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對(duì)控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對(duì)永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)辨識(shí)的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識(shí)。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，該方法不需要觀測(cè)的磁鏈信號(hào)，消除了磁鏈觀測(cè)和參數(shù)辨識(shí)的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對(duì)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)以后，仍然是非線性方程，為了對(duì)電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開(kāi)發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場(chǎng)定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)重要類(lèi)型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)之一是開(kāi)發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無(wú)論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個(gè)速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問(wèn)題，效果并不十分理想。因此高性能無(wú)速度傳感器控制成為近年來(lái)電機(jī)研究的熱點(diǎn)。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器狀態(tài)觀測(cè)中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開(kāi)式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢?duì)電機(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測(cè)量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過(guò)仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無(wú)速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時(shí)不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡(jiǎn)單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢(shì)，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過(guò)分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測(cè)量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對(duì)卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無(wú)速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
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