超精密磁悬浮工作台及其解耦控制

给出了一个磁悬浮工作台的结构设计、建模、控制器设计、实时控制试验和试验结果。与国际上已有的类似研究相比,给出的方案使磁悬浮部分独立于直线电动机,以避免两者间的耦合问题。此外,在电磁铁的结构和传感器的布置上,均给出了全新的设计,其特点是即便不使用永久磁铁,电磁铁的静态功耗也比较小,以及在驱动和位置检测上安排了冗余。后者的有利之处是可获得结构上的对称性和解耦后各控制通道在噪声性能上的一致性,且能够更大程度地降低位移信号中的噪声,代价是需要增加一路位移传感器和功率放大器,以及需要略多的实时计算以实现解耦和消除冗余。

磁悬浮轴承物理模型的降阶及非线性改善

本文重新分析了磁悬浮轴承系统的数学描述,发现将被控对象的控制变量由电压改为电流时,一些具有强烈非线性的动态方程不再出现。系统的物理结构发生变化,每个通道(自由度)的阶数由以前的三阶严格降为二阶,同时被控对象的非线性得到了大幅度的改善,非线性的典型值低至2%。随后,本文给出了上述改动的物理实现方法和一个电流分配方式,这种分配方式可省去原有的偏置线圈,因此与传统的设计方案相比,它将使线圈绕组的数量减少一半。

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。

采用遗传算法直接获取模糊控制器的查询表

在实际应用中,模糊控制器常常被转化为一个查询表,以减小实时运行中的计算量。这样的查询表仍然能够保留原模糊控制器的性能特征,但另一方面这个查询表是如何获得的对控制器来说并不是本质的,控制器的性能只取决于查询表本身。这样,在模糊控制器的结构下采用其他方法直接生成这种查询表,或许能够比采用模糊逻辑的方法更为有效。本文给出了采用遗传算法直接搜索查询表的方法,以获取性能优良的控制器,给出了查询表方式下二阶控制器的结构,设计了适合于搜索查询表的遗传算法,并分析了查询表中的信息冗余,基于查询表的对称性和单调性,给出了一种降低冗余度的遗传个体的表示方法。最后,通过一个仿真实例表明,用本文给出的方法,能够很容易地获得一个性能优于按模糊控制技术设计的控制器。

大型支护支架多功能试验台微机测控系统

本文介绍了自动、数字支架多功能试验台微机测控系统，对系统构成、工作原理及功能做了详尽描述，解决了加载方式的输入与控制、数据采集及分析过程中的大量问题，有利于缩短支架测试时间，提高试验台工作的可靠性和测试结果的科学性。

固定资产投资的时间指标分析

固定资产投资有一个较长的时间过程。对单个项目的考察必须在整个工期中进行。某一时刻的行为或统计指标只能提供极少的信息,而对固定资产投资中的一些时间指标进行统计和分析,将能提供若干有用的信息。这些信息可以反映固定资产投资过程中的性质、特征和经济效果。目前,公开发行的统计资料中,没有直接提供这方面的指标,可以间接计算出国民经济的一些子部门的投资时间指标。在理论上,可以从固定资产投资统计的文献中。

变传动比齿条共轭曲面的数值计算方法

提出了一种不使用啮合方程求解与齿轮啮合的齿条共轭齿面的数值计算方法,只要确定了齿轮参数与具体的运动要求,就可以由该方法直接计算出离散化齿条共轭曲面,在剖分点上的共轭曲面计算没有原理误差,精度取决于计算方法。为了提高共轭曲面的计算精度,可以设置更高的剖分精度。给出了变传动比齿条的共轭曲面数值计算具体实现方法和具体算例。分析表明该方法简洁明了,易于实现,尤其适合于求解变传动比共轭曲面。

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。

机床数控软件化结构体系

提出了一种新的机床数控软件化的体系结构及其相关技术 ,该结构体系将数控机床运动控制与工艺性能控制分离 ,分别由两个基于PC的控制器控制 ,其软件具有独立于硬件的性质 ,而且运动控制的软件是通用的。给出了该结构体系下通用的数控机床运动控制基本软件模块 ,工艺性能控制以一种玫瑰线铣削加工为例 ,表明在本技术支持下 ,机床数控具有独立于具体硬件的软件化结构体系。本技术将直接支持工艺性能完全不同的机械制造设备的开发 ,如可以用于铣床、车床等通用金属切削机床的数控化 ,也可以用于开发齿轮和复杂曲面加工的专用数控设备 ,还可支持机器人、铸造。

压缩机用直线电机及其关键技术发展综述

随着节能降耗要求的提高,直线压缩机因其具有传统压缩机无可比拟的优点而成为目前国内外研究的热点。该文对直线压缩机驱动用动圈式、动磁式和动铁式直线电机进行结构和原理介绍以及特点分析,归纳和总结了国内外在直线电机的结构改进、动力学分析、电机设计、电机控制等方面的研究和应用的现状及发展趋势,并对其中的关键技术进行了分析和总结。最后讨论了未来压缩机驱动用直线电机的关键技术发展的主要方向。所作研究为涉及该领域的科研工作者提供了参考。

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。

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。

具有低通滤波的改进电压型磁链观测器

针对现有算法在PWM波反电动势输入时磁链观测精度很差的问题,采用了一种改进的电压型磁链观测算法,在现有算法的基础上增加了一个低通滤波器和一个用于补偿低通滤波器引起的幅值和相位误差的补偿环节.根据所采用的低通滤波器形式,利用时间相量分析方法,推出了滤波误差补偿公式,并在不同的同步速情况下分析比较,确定最佳补偿系数.仿真结果证明,新算法在PWM波反电动势输入情况下仍具有很高的磁链观测精度,可以有效地消除积分漂移误差.将新算法用于一永磁同步电动机无位置传感器控制系统,仿真证明了新算法的可行性及有效性.

实心磁路磁轴承的分数阶系统辨识

由于受涡流效应的影响,实心磁路磁轴承(solid-coreactive magnetic bearing,AMB)系统表现出分数阶特性,用传统磁路模型进行描述存在较大误差。以往磁轴承的辨识多集中在对整数阶模型中参数的辨识,对未知模型结构的分数阶模型辨识很少涉及。为了辨识出实心磁轴承的精确分数阶模型,在等比例分数阶模型基础上推导了一般形式分数阶模型辨识的加权最小二乘算法;提出了模型结构的确定原则、步骤及获取最优模型的误差准则,并对一台实心同极磁轴承进行了闭环频域辨识。结果表明,辨识的分数阶模型与实际系统误差很小,可为设计高性能控制器提供有价值的参考。

新型磁链观测算法及其在永磁同步电机无位置传感器控制中的应用

针对传统电压型磁链观测器在对电机内普遍存在的椭圆形磁场磁链进行观测时存在稳态幅值相位误差的问题,依据稳态时磁链与感应电动势在时域的基本关系,提出了2种结构简单、易于工程实现的新型磁链观测算法。新算法在同步角频率处与纯积分具有相同的频率特性,α、β两相磁链观测不存在耦合,不再需要两相对称或感应电动势矢量与磁链矢量正交,因此能够对圆形和椭圆形磁链进行准确观测。对新算法进行了仿真,结果表明:新算法有效地消除了积分漂移,不存在稳态误差。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,并利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对算法进行了数字化实现,结果表明:新算法在10%额定转速以上时具有良好的转速和位置跟踪效果,但在低速区估算结果不稳定;新算法具有良好的幅值、相位观测精度,从而使系统具有良好的稳态特性;当电机转速突变时,新算法具有良好的磁链观测精度,从而使系统具有良好的动态特性。

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。

基于89C51/52单片机的数控机床面板智能处理单元

本文提出了基于 89C5 1 / 5 2单片机的数控机床面板智能处理单元 ,介绍了其工作原理和系统软硬件 ,设计了一种新的软件消除键抖动算法。该处理单元通过标准串口与数控系统交换信息 ,已经用了三坐标数控铣床手动操作面板的控制 。

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。

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、轴承径向与轴向间的耦合效应,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。

往复式开关磁阻直线电机的效率最大化控制

为了提高直线压缩机的效率,在对一台往复式开关磁阻直线电机驱动的直线压缩机进行运动特性分析、损耗(尤其是铁耗)分析以及驱动参数测试的基础上,提出了一种以黄金分割算法为重要组成的电机效率最大化综合控制策略.该控制策略具有不依赖系统的模型和参数、简单易于实现等优点,尤其适用对参数变化和模型复杂难以确定的非线性系统进行控制.该控制策略不仅能对电机的行程和平衡位置进行控制,而且能在线快速搜索最大效率工作点,进而提高电机的运行效率.实验结果表明了该控制策略是正确且有效的.