高性能双轴振镜控制系统设计

针对高速高精度的激光微加工应用,提出一种基于并行处理架构的全数字控制双轴振镜驱动系统设计方案,在高频数字控制下实现了双轴振镜的高动态实时控制。通过建立振镜系统数学模型,以串级闭环控制为基础,采用模型跟踪控制策略提升了位置跟踪性能。实验结果表明所设计的双轴振镜控制系统能够有效提升动态响应速度、降低跟踪误差,满足期望工作性能指标.

高导热储热材料对高功率密度永磁电机温升的影响

如何降低电机温升是电机设计中一个至关重要的问题.将绝缘漆与高导热材料、储热材料、固化材料通过一定工艺制备成高导热储热材料,填充在样机绕组端部与外壳的间隙处,并对其进行了温度场分析与温升实验.结果表明:利用储热材料吸收热量的特性与高导热材料的高导热率可有效降低电机温升10.2℃,电机功率提高了9.8%,高导热储热材料能有效提高电机的性能.

基于Buck变换器的高速无刷直流电机控制

三相逆变桥PWM调制方式控制简单、易于实现,在无刷直流电机中应用较广,但PWM调制方式会导致电机损耗增大和非导通相绕组续流,造成电机发热和转矩波动增大,特别是在电机高速运行时,严重影响电机的安全,降低电机效率。鉴于此,研究了PWM调制方式对高速无刷直流电机的影响,并针对现有控制方式提出了改进方法,解决了高速无刷直流电机发热量大、效率低等问题。

永磁同步电机复合控制方法研究

无传感器位置检测算法在永磁同步电机控制中至关重要,其中滑模观测器是一种基于电机反电势的位置检测方法,不过不适用于电机低速或静止状态。脉振高频电压注入法则通过注入高频电压检测转子位置角度,适用于电机静止或低速时,但在电机高速运行时,控制性能变差。鉴于此,结合两种方法的优缺点,提出了一种新型复合控制方法,解决了电机宽转速运行时无传感器位置角度检测问题。

某智能锁具电机停转原因分析及解决措施

某智能锁具在存放和使用过程中发生直流有刷电机停转现象。利用万用表、体视显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、红外光谱仪等手段对停转电机的参数、污染物宏观微观形貌、污染物微区成分进行分析;对污染物来源进行排查;结果表明:产品中所用黑色塑料外壳中的磷系阻燃剂在高温高湿环境中通过水解和热氧老化挥发形成磷酸二氢铵,沉积在电刷和换向器上,导致电刷和换向器之间接触不良。进而无电流流向线圈,导致电机不转。并提出了相应的措施,为进一步提高电机使用可靠性提供有益依据。

人工血泵用空心杯电机设计

为了改善目前血泵用电机存在的稳定性差、效率低等问题,课题组设计了一种电枢直径为4.8 mm,转速为35000 r/min的血泵用空心杯微电机。结构上采用空心杯结构,以避免齿槽效应、减小涡流效应;基于ANSYS Maxwell有限元分析软件,采用RMxprt模块对空心杯电机进行了结构设计和性能分析,采用Maxwell3D模块建立了空心杯电机的三维有限元仿真模型,在此基础上通过静态磁场、空载和额定负载下的仿真,获得了空心杯电机工作状态下的电磁数据,并对该空心杯电机的电磁设计性能进行了分析。结果表明:实验所设计血泵用空心杯电机结构设计合理,电磁性能良好,空心杯电机效率约为79%。该研究为血泵用空心杯电机的设计与优化提供了参考。

舵机用高速永磁无刷直流电动机设计与分析

随着舵机伺服系统对动态响应特性要求的提高,舵机电机向高速、高功率密度及低转动惯量发展。根据舵机电机的设计特点,研究了永磁无刷直流电动机结构组成、材料选择、工艺加工对电机设计的影响,并制作试验样机验证了设计结果的准确性,满足舵机系统使用需求。

电动机对中精排技术的性能优化及稳定性提升研究

针对电机对中精排技术的性能提升和稳定性改进深入研究,满足现代工业领域对电机系统高度准确运行的迫切需求。采用了多种综合方法,包括参数调整、控制算法改进、传感器选择与改进、振动控制、自适应滤波、故障检测与诊断等,通过分析这些方法的效能和局限性,为电机对中性能的提升提供了全面指导。

绕线分布对有刷直流电机电磁振动影响研究

针对某款4极10槽有刷直流电机,分析电枢绕组绕线分布对电磁力、振动的影响。采用解析法分析直流电机径向电磁力产生机理、阶次特征;采用有限元仿真分析不同绕线分布模型气隙磁场、径向电磁力的时间和空间阶次;结合振动测试、模态测试说明绕线分布差异产生的附加电磁力对振动影响的机理。结果表明,电枢绕线分布对电机电磁振动影响不容忽视,分析电机振动时需要考虑电枢绕线分布的影响。

分数阶控制伺服电动机实验演示平台设计

分数阶控制技术是近20年控制领域兴起的一个研究方向。采用分数阶微积分,可更精确地描述复杂系统的动态特性和进行有效控制。以工业伺服系统常用的永磁同步交流电动机作为被控对象,在磁场定向的矢量控制模式下,对电动机的速度-位置环分别采用分数阶PI控制、分数阶自抗扰控制和分数阶滑模控制等技术,设计了电动机速度调节、位置伺服控制的一组综合实验,通过数字信号处理器TMS320F28335搭建了实验测试平台,实验结果验证了各设计方案的可行性。该综合实验用于本科生计算机控制系统实训和研究生控制工程实践环节,帮助学生领会先进控制技术的潜力,彰显精益求精的工匠精神。

有限时间镇定控制的实验设计与验证

有限时间镇定是最近二十年控制领域的一个热门研究方向。采用有限时间镇定技术,可以设计控制系统或观测器使得系统误差或估计误差在有限的时间内收敛到零,这对有严格时间要求的系统至关重要。该文以工业伺服系统常用的永磁同步交流电动机作为被控对象,基于转子磁场定向模式,针对电动机的位置-速度环设计了有限时间观测器和有限时间控制律相结合的位置伺服控制器,并与常规的渐近控制器相比较,通过数字信号处理器TMS320F28335搭建了实验测试平台,实验结果验证了设计方案的有效性。将该综合实验用于本科生计算机控制系统实训和研究生的控制工程实践环节,可帮助学生领会先进控制技术的潜力,激发其创新精神。

车用微型永磁直流电机的齿槽转矩优化

过大的齿槽转矩会造成电机转矩波动、产生噪音和振动,是永磁电机高精度高性能优化设计的关键因素。研究中以某4槽10极汽车座椅永磁有刷直流电机为例,通过建立电机相应的电磁场模型以及理论分析,探究了电磁力、永磁体的极弧系数和偏心距参数对电机振动的影响,提出了减小齿槽转矩的电机结构综合优化方案。通过Ansoft Maxwell电磁仿真与实验测试,验证了所设计方案的有效性;与原设计相比,优化结构后的电机,齿槽转矩降低了85.95%,振动减小了80%,噪音减小了11%。

汽车座椅电机的低频NVH性能分析与优化

对某型号汽车座椅气泵电机的低频(20~200 Hz)振动噪声来源进行分析,采用阶次分析方法确认主要频率对应电机的第一阶振动噪声。并针对转子动不平衡量和转子气隙偏心采用仿真分析和实验验证等方法,使电机低频段振动和噪声值降低至预定范围,满足设计要求。结果表明,对于转子动不平衡量,合理控制动不平衡量值,有利于低频振动和噪声值的降低。转子气隙偏心方面,随着气隙偏心距的增加,径向不平衡磁拉力也会越明显。较小的气隙偏心距对电机的低频振动噪声的改善有较大的帮助。该研究和验证结果可为类似电机的低频NVH性能改善提供有效的理论支撑和试验依据。

空心杯电机绕组系数的计算与验证

以采用六边形绕组的空心杯电机为例,推导其绕组系数的计算方法,并根据公式分析得到该绕组系数的规律:空心杯电机的绕组系数由节距系数和分布系数两部分构成,节距系数除了与线圈节距有关,还受直边占比影响,节距系数在整距且无斜边的情况下取得最大值为1;分布系数与线圈排布行数和每行匝数无关,仅与相带类型有关,120°相带和60°相带的分布系数分别为0.827和0.955。最后通过仿真和实验两方面验证了该计算方法的正确性和准确性。

永磁同步电机控制器硬件在环半实物仿真系统开发

随着永磁同步电机应用日益广泛,驱动电机控制器的开发和测试成为制约伺服系统性能的重要因素。本文搭建了一个永磁同步电机控制器硬件在环半实物仿真平台,以实现驱动电机控制器的开发和测试。首先搭建了永磁同步电机、两电平三相电压型逆变器、旋转变压器的数学模型,在硬件平台上实现数学模型的编译和仿真,并与真实的电机控制器组成实时仿真系统。最后在一定工况下对系统进行实验。实验结果表明电机模型可以对外界条件做出正确的响应,并且各项参数指标的脉动范围正常,证明了本文所搭建的永磁同步电机硬件在环系统能够实现对真实电机控制器的开发和测试,具有缩短开发周期、降低开发成本、实验可重复性等优点。

多直径多高度电机转子智能打磨系统的实现

针对多直径多高度电机转子在设计开发非标自动化打磨设备时,存在电机转子的放置和定位、外表面打磨和内边缘打磨三个主要技术难点:针对电机转子的放置,本文指出垂直放置会导致设备尺寸过大,进而导致成本过高;针对电机转子的定位,本文指出两端夹紧的方式不适用于内边缘打磨工艺,需要采用两个滚动轴带动旋转,上方使用弹性轴压紧定位;针对外表面打磨,找到了合适的打磨方法和工具,并设置了合理的使用参数;针对内边缘打磨,设计了特殊的打磨刀具,并设置了合适的打磨参数。

反电动势过零检测无刷直流电机转子位置新方法

在对传统的反电动势过零检测原理分析的基础上,提出了一种利用线电压来实时计算反电动势的无刷直流电机(BLDCM)转子位置辨识方法。该方法抛弃了传统的反电动势过零硬件检测方法,通过检测无刷直流电机任意两路线电压,经软件实时计算,就可以得到未导通相的反电动势过零值,再延迟30°电角度即可得到对应的换相点。对电机中点与直流母线电压中点的电位关系进行了具体推导,分析了在全桥PWM调制方式下断开相在非换相区间无电流续流的现象,从而证明全桥PWM调制方法适用于本文提出的转子位置辨识方法。该方法结构简单,不需要构造电机中点、不需要反电动势过零硬件检测和深度滤波电路。仿真和实验结果表明,本文提出的方法辨识转子位置精度较高,可以在较宽的转速范围内实现BLDCM的无位置传感器控制。

利用SiC电致发光特性在线测量防晕层表面电场分布

基于SiC材料电致发光强度随电场强度增大而增强的特性,提出了一种在线测量发电机定子线圈端部SiC防晕涂层表面电场分布的新方法.该方法利用绝缘塑料光纤作为受光探头,避免了探头接触防晕涂层表面时引起该处电场畸变的问题.测量装置主要由光电转换、信号放大、信号处理单元组成.SiC防晕涂层特定点处电致发光信号波的峰-峰值Vp-p与该处电场强度E之间呈对数关系.将此测量方法用于1级和3级SiC防晕涂层,实际测量所得防晕涂层各点的电场强度值与理论计算值符合较好,误差均能控制在0.05以内,说明该方法准确度较高.

基于数字PID控制的直流电机控制系统的设计

利用16位微机为控制器,实现直流电机数字PID闭环速度控制.通过实验,给出PID参数的整定与系统动态特性的关系.

基于移动机器人直流电机驱动电路的设计与应用

直流电机驱动在移动机器人领域中具有重要意义。针对移动机器人,基于H桥功率驱动电路以及PWM脉宽调制原理,设计并实现了一种直流电机正、反转驱动调速控制电路,满足大功率直流电机驱动控制。实验表明,该驱动电路具有电路简单,抗干扰能力强,驱动能力强的特点,可在移动机器人及其他场合得到有效的应用。