永磁同步伺服电动机研究

针对人们对伺服电动机在概念认知上的模糊与混乱现象,文章从控制工程角度给出关于伺服电动机的一个统一定义。另外,就三相永磁同步伺服电动机与直流无刷电动机的关系与区别进行了剖析,将这两种伺服电动机统一到永磁同步伺服电动机这个类属之中。

基于伺服电动机目标位置控制实验平台

针对传统三闭环控制方法无法满足一些高性能位置伺服控制的问题,为提高伺服系统自动化和电气工程及其自动化专业的工程创新教学水平,自主设计和开发可验证、可评价的开放性实验项目。搭建了基于PLC的工艺对象驱动伺服电动机控制平台,采用博图软件对控制器和驱动器进行硬件组态,实现伺服电动机实时转速、转向、制动和定位等功能设置。以圆盘同步设备操作为例设计切纸机操作系统,指导学生完成牵引辊和横切刀的点动、回零、定位和同步功能设置。以项目实施的形式进行实践教学,提高新工科背景下学生解决复杂工程问题的能力。

磁极错位削弱永磁直线伺服电动机齿槽法向力波动方法

单边平板式永磁直线伺服电动机(PMLSM)在运行过程中动、定子之间存在较大的法向力波动,法向力波动引起的摩擦力摄动和机床振动极大地影响了机床的加工精度,齿槽效应是引起永磁直线伺服电动机法向力波动的一个重要原因。为此,采用麦克斯韦张量法推导了动子边齿无限长无端部效应的PMLSM法向电磁力的解析表达式,揭示齿槽效应引起的法向力波动的规律。通过对傅里叶分解系数的分析,得出齿槽效应产生的法向力波动的主要谐波次数,提出永磁磁极三段错位法以削弱其引起的主要谐波法向力波动,消除传统的斜极、移相优化方法产生的电动机横向俯仰运动。最后以齿槽法向力波动较为明显的12槽8极PMLSM为例,采用有限元仿真和实验验证,结果证明该方法不仅能够削弱齿槽效应产生的法向力波动,还能在推力基本保持不变的情况下,有效地削弱推力波动。

交流伺服电动机转子初始位置的精确测定

以增量式光电脉冲编码器作为反馈元件的数字式交流伺服系统中 ,精确地测量电机转子的初始位置是一个重要的技术难题。详细介绍了其基本原理和实现的方法。

机械压力机交流伺服电动机直接驱动方式合理性探讨

阐述了交流伺服电动机的特点及应用,分析了机械压力所采用的各种驱动方式,即普通不可调速交流异步电动机—飞轮联合驱动和可调速交流异步电动机—飞轮联合驱动以及交流伺服电动机直接驱动,进一步从力、功率及元件选取的角度分析交流伺服电动机直接驱动型机械压力机的合理性,最后分析比较了相同公称压力的现有的日本小松公司生产的交流伺服电动机驱动型机械压力机和西安锻压机床厂生产的多连杆机械压力机及普通机械压力机的各方面的性能特点。

基于根轨迹的直流伺服电动机PID控制器参数确定法

直流伺服电动机PID调速系统中，PID参数一般是通过参数对性能指标的影响关系采用试凑法确定的，具有很大的随意性和不确定性。该文根据直流伺服电动机PID调速系统的数学模型及性能指标，提出采用根轨迹确定PID参数法，使3个待定参数减少到1个，方便了PID参数确定。实践表明，该方法能满足实际系统的要求。

基于反馈线性化的交流直线永磁同步伺服电动机速度跟踪控制

根据三相交流直线永磁同步伺服电动机的非线性动态数学模型 ,采用状态反馈线性化的方法 ,建立三相交流直线永磁同步电动机闭环系统动态的输入 -输出数学模型。通过该线性化模型设计速度跟踪控制律 ,在保证整个闭环系统稳定的情况下 ,提高速度跟踪的快速性和精确性。最后 ,通过MATLAB 5 3进行计算机仿真实验研究 ,结果表明线性化后的系统模型是简单适用的 。

直线永磁同步伺服电动机的H^∞鲁棒自适应控制

将H∞ 鲁棒控制律与鲁棒参数估计器相结合 ,所形成的自适应控制器首次用于对以直线永磁同步伺服电动机 (LPSM)为被控对象的伺服系统控制当中。所提出的控制方案 ,在同时存在参数不确定性、未建模动态和有界扰动时 ,可以保证系统的全局稳定性 ,并且具有很好的抗扰性能 ,这正适合对具有多种不确定性的被控制对象LPSM进行精密控制的要求 ,具有极强的针对性。仿真结果表明所提出的方案具有强鲁棒性 ,其控制效果很好。

一种基于DSP的伺服电动机转速检测方法

为了精确检测交流伺服系统的速度控制特性,该文介绍了针对增量式光电编码器的常用数字测速方法以及基于TM S320F 2812的转速检测功能;在此基础上设计了一种基于DSP的M/T测速算法,论述了软硬件的实现方法,并对低速下影响检测精度的问题进行了分析。该方法充分利用了DSP的片内资源,对提高速度反馈精度,改善伺服控制系统的性能具有实际意义。

矢量控制永磁同步交流伺服电动机初始磁极位置搜索方法

在电机启动时,通过连续控制电机的定子磁场的幅值和方向,使交流永磁同步电机转子在一定的小范围内摆动。通过预装的霍尔位置传感器和增量式编码器的输出信号,DSP采用粗精两级磁极搜索方法,获得转子磁极的精确位置,并缩短了搜索过程。文章研究了详细的磁极摆动搜索方法,并给出一种实用的计算方法。通过试验与仿真对该方法进行了研究,在文中给出了实验结果。

槽口宽度和磁极偏心对伺服电动机齿槽转矩的影响

伺服电动机的转矩脉动会影响机器人的定位精度,而齿槽转矩是转矩脉动的重要组成部分。以一台集中式绕组表贴式磁钢的永磁伺服电动机为例,采用傅里叶分解计算了齿槽转矩的解析式,同时利用有限元方法研究了改变定子槽口宽度和转子磁极偏心对削弱齿槽转矩的影响,根据计算结果对比分析了不同槽口宽度取值和不同磁极偏心取值对应的电机齿槽转矩峰峰值的变化规律。

基于改进型降阶观测器的永磁直驱伺服电动机转矩扰动抑制策略

由于永磁直驱电机的直驱特性,电机转速平稳性受转矩扰动影响大,低速运行时受齿槽转矩影响,电机转速波动剧烈。该文分析传统比例积分速度控制方法无法兼顾跟踪性能和抗扰性能的缺点。为此引入传统降阶状态观测器,对转矩扰动进行估计和前馈补偿;分析系统扰动转矩到真实转矩之间传递函数的伯德图及锯齿波响应,根据零极点对消原则对传递函数进行期望设计,引入微分环节对传统降阶观测器进行改进,给出改进观测器的锯齿波响应并证明其补偿响应速度的提升,提出基于引入微分模块的降阶观测器前馈补偿方法。搭建永磁直驱伺服电动机扰动抑制实验平台,通过仿真和实验验证改进的降阶观测器对补偿谐振的抑制具有良好性能,且抗扰动能力更强,实现较大扰动低速下的稳定运行。

偏心永磁同步伺服电动机优化设计

为减小稀土永磁同步伺服电动机的转矩脉动,改善伺服电动机性能,本文研究永磁体偏心距离变化对永磁同步伺服电动机电磁特性的影响规律。利用ANSYS软件建立永磁同步伺服电动机的有限元结构模型,分析偏心距离变化时的空载相反电势、气隙主磁通、电磁转矩和电感等电磁特性。研究结果表明,偏心距离变化对伺服电动机电磁特性有较大影响;当偏心距离变化使电机气隙主磁通接近正弦函数分布时,伺服电动机转矩脉动较小,整体性能较好,有待在实际应用中进一步验证。

等效热网络法在永磁伺服电动机温度场研究中的应用

永磁伺服电动机是近年来发展较快的一种高效电机,具有高效节能、体积小、应用场合广泛的特点。针对一台10 k W永磁伺服电动机进行了研究,建立了热网络模型,计算得到各个节点间热阻;在电机额定运行工况下利用热平衡原理建立了热网络关键节点平衡方程组,对永磁伺服电动机内部主要位置的温升进行解析计算,获得了试验样机的温度场分布;结合有限元分析方法,分析了机壳散热面积的变化对电机内部温度场的影响,得到了机壳散热面积对电机内部温度分布的影响机理;最后通过上述分析,比较了热网络法与有限元法的优缺点,并结合相关实验,证明了热网络法在永磁电机温度场计算中快速、准确的优点,为永磁伺服电动机温度场方面的研究提供了一种快速有效的方法。

遗传算法在两相伺服电动机优化设计中的应用

阐述两相伺服电动机最优化设计中数学模型的建立和遗传算法的有关问题。

伺服电动机CAPP系统的开发研究

在广泛调研的基础上,通过分析国内伺服电动机行业制造现状,用VisualC++作为系统的前端开发工具,SQLServer作为后台数据库平台,进行伺服电动机的机械加工零/部件CAPP系统的开发研究和使用,提高伺服电动机制造企业的工艺设计效率。

永磁同步直驱伺服电动机的模型校正控制

针对直驱电动机的特点,提出了模型校正控制策略,利用基于卡尔曼滤波器的状态观测器和数字低通滤波器的结构组合对控制系统模型进行校正,同时对观测的负载转矩进行补偿。理论和实验均表明该策略能够有效消除控制系统中的高阶成分、非线性因素、高频噪声及负载转矩变化的影响,提高直驱伺服系统的稳定性、鲁棒性和抗干扰能力。

自动袜机用伺服电动机的近似匀加减速控制方法

伺服电动机加减速控制是袜机控制系统的关键技术之一,采用理论分析和工程实践相结合的措施,探讨袜机用伺服电动机控制问题。提出3种加减速控制方法:脉宽调制(PWM)周期为常增量的加减速控制;基于理论公式的精确匀加减速控制;以及基于工程实践的一种近似匀加减速控制方法。在此基础上,深入分析这些方法的加减速性能,程序实现的可行性、运算量及实时性等主要特性。通过对比分析和实际测试得出结论:伺服电动机的分段近似匀加减速控制是理想、可行的方法,此方案加减速性能良好,系统运行平稳。

基于Ansoft的永磁交流伺服电动机转矩波动分析

永磁交流伺服电动机的转矩波动直接影响系统的控制精度,是最为关注的伺服性能指标之一。本文基于Ansoft公司的Maxswell2D的仿真环境,建立了永磁交流伺服电动机的系统仿真模型。在所建立的模型基础上,对电机参数的改变对转矩波动的影响进行了仿真研究,仿真结果与实验结果基本一致,为电机的优化设计提供了依据。

伺服电动机系统模型参考自适应建模方法

提出了一种基于模型参考自适应系统的建模方法,以动态特性优良的低阶系统为参考模型,以伺服电动机系统为被控对象,基于Lyapunov稳定性理论建立模型参考自适应系统,通过试验使可调系统和参考模型达到精确匹配,然后推导了伺服电动机系统的低阶模型。结合实例,利用该方法得出了伺服电动机系统的二阶模型,对该模型和伺服电动机系统在20 s内连续输入50 000个脉冲信号时,两者输出相差在±0.000 63 rad以内,证明了所获得的模型具有较高的精确度。