平面电动机设计、控制与应用技术综述

平面电动机具有二维直接驱动的特点,它在二维平面定位装置特别是精密二维平面定位装置中具有广阔的应用前景,受到学术界和工业界的广泛关注。本文分析了平面电动机设计理论、控制方法和应用技术的研究现状,考察了平面电动机产品的发展概况,针对目前平面电动机技术存在的不足,讨论了未来平面电动机技术发展的主要方向。

Halbach型磁悬浮平面电动机电流控制方法

Halbach型磁悬浮平面电动机的6个运动自由度之间存在紧密的电磁和力学耦合。为实现平面电动机的解耦控制,首先介绍了平面电动机的结构和工作原理,分析了Halbach型直线电动机执行器的特点并提出其电磁力方程,接着引入了基于模式力的解耦动力学模型,提出了模式力的电流分配方法以及垂直和水平运动的电流控制策略,文末对电流控制方法的可行性进行了探讨,设计了垂直运动的伺服控制器并进行了相关仿真。电流控制方法使6个运动自由度的运动控制方程之间不再存在耦合,且都为简单的二阶线性系统,为平面电动机控制奠定了理论基础。

平面电动机的现状及发展

综述了直接驱动的平面电动机的现状及发展,总结了各种结构的平面电动机的优点和局限,以及电力电子技术和控制技术对提高平面电动机性能的应用。

开关磁阻式平面电动机及其控制

该文提出了一类新颖结构的平面电动机,这类电动机采用开关磁阻电动机的工作原理,结构简单、适用性强,可产生直接驱动的平面运动;在对平面电动机特性分析的基础上,进行了速度自抗扰控制研究;采取的特殊结构使平面电动机两个方向的运动解耦,使平面电动机的平面运动控制等效为两个直线电动机的运动控制;利用扩张状态观测器对扰动的观测和补偿,实现了速度的自抗扰控制;在进行控制器设计时,采用力分配函数的方法,即减小了纹波推力扰动, 又使控制器的设计简单和易于实现;实验结果验证了所用方法的可行性和有效性。

基于UKF方法的永磁同步平面电动机位移测量

针对现有永磁同步平面电动机位移测量方法测量自由度少,且安装要求苛刻等缺点,利用少量分散排布,在磁场中相位不重合的霍尔传感器组成的霍尔阵列信号及电动机的磁通密度模型,基于无味卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)方法导出一种永磁同步平面电动机沿x、y轴平动及绕z轴转动位移的测量方法。仿真及试验结果表明,该方法可以实现电动机平面3自由度位移的测量。在观测值使用次数一定的情况下,随着观测噪声逐渐减小,位移估计值精度便逐渐提高,但当观测噪声小到一定程度时,位移估计值精度稳定在一定水平上,此时由算法造成的计算误差成为影响精度的主要因素。在同样的观测噪声下,多次使用观测值进行反复迭代,可以使位移估计值精度得到进一步提高。在实际工程应用中,应该从精度要求和计算量综合考虑,从而确定最优观测值迭代次数。

基于Maxwell 3D的开关磁阻平面电动机仿真研究

开关磁阻平面电动机结构简单、运行可靠,但其双凸极结构使磁路非线性非常严重,给磁路分析乃至控制带来很大困难。利用Maxwell 3D电磁场分析软件,采用有限元方法对开关磁阻平面电机进行静态电磁特性仿真分析;绘制出电磁推力特性曲线和磁链特性曲线。仿真结果可以用于指导该电机及其控制系统的设计和优化。

平面电动机发展现状

平面电动机是一种可以直接形成平面运动的二维电动机,由动子、定子、位置检测装置和支撑部件组成。详细阐述平面电动机的结构、工作原理及其控制方式。针对目前平面电动机的发展现状,讨论了未来发展与应用前景。

永磁同步平面电动机的滑模控制器设计

为了实现永磁同步平面电动机的高性能定位伺服控制,提出了基于干扰观测器的滑模控制方法。基于改进的超螺旋算法,设计了永磁同步平面电动机的位置伺服控制器,在闭环系统中采用干扰观测器,对外部大扰动进行补偿,滑模控制器用来消除干扰观测误差,从而提高系统的鲁棒性和抗干扰能力。对所设计的控制系统进行了仿真研究,结果表明所采用的控制策略和控制算法使系统获得较好的定位精度,同时具有良好的鲁棒性和稳定性。

平面电动机的发展现状(Ⅱ)

对国内外平面电动机的研究现状和应用情况进行了综述。平面电动机具有二维直接驱动的特点,作为可以实现高精度、高频响的平面定位装置,近年来受到广泛关注。文章主要对其它永磁型平面电动机进行了总结,分析了不同结构平面电动机的特点,并讨论了平面电动机的未来发展方向。

开关磁阻平面电动机设计与仿真

随着半导体及精密加工技术的快速发展,对平面定位、加工和装配机械的要求越来越高。设计了一种结构新颖的开关磁阻平面电动机,采用直接驱动方式,省去了传统平面电动机中复杂的机械传动机构。在对开关磁阻平面电动机运动机理分析与研究的基础上,设计了实验样机的基本结构和具体参数。并在Ansoft Maxwell 3D环境下进行了仿真实验,验证了理论分析和计算结果的正确性,为开关磁阻平面电动机的进一步研究奠定了理论基础。

基于双DSP的平面电动机控制器设计

针对由4组直线电动机组合构成的三自由度平面电动机,提出了一种双DSP结构的平面电动机控制器。引入了平面电动机三自由度运动解耦控制策略,并对系统的电流控制算法和位置控制算法进行设计,给出了控制器硬件电路和软件设计方案。进行了平面电动机三自由度同步定位实验,X、Y、θZ方向各自由度稳态误差分别为±10μm、±10μm、±0.1 mrad。实验结果表明控制器能够精确有效地实现平面电动机的三自由度运动控制。

平面电动机技术发展综述

综述了平面电动机的发展现状,讨论了平面电动机的分类情况,针对不同结构类型的平面电动机,简单阐述了其结构、工作原理和特点,指出平面电机技术目前存在的不足,探讨了平面电动机未来的发展前景和方向。

平面电动机的发展现状(Ⅰ)

对国内外平面电动机的研究现状和应用情况进行了综述。平面电动机具有二维直接驱动的特点,作为可以实现高精度、高频响的平面定位装置,近年来受到广泛关注。文章对变磁阻型、感应型以及部分永磁型平面电动机的结构、原理和特点进行了归纳总结。

平面电动机技术发展综述

综述了平面电动机的发展现状,讨论了平面电动机的分类情况,针对不同结构类型的平面电动机,简单阐述了其结构、工作原理和特点,指出平面电机技术目前存在的不足,探讨了平面电动机未来的发展前景和方向。

基于前馈辨识与非线性复合反馈的平面电动机运动控制

控制器包括前馈项与反馈补偿,前馈用以减小加、减速段跟踪误差,反馈项用以提高系统鲁棒性并确保匀速段误差的收敛。然而实际中存在建模误差,基于名义模型计算得到的前馈系数不够准确。此外不确定项使得多自由度之间存在耦合,且无法确保跟踪误差的收敛。以平面电动机为研究对象,为提高其运动与定位精度,提出一基于前馈辨识与反馈非线性复合控制方法,并利用Lyapunov理论证明该算法的稳定性。其中前馈系数通过PD控制试验求解。反馈控制器中鲁棒项用以补偿建模误差以减小多自由度耦合并提高鲁棒性,非线性项采用基于误差幅值的变增益方法,用以抑制低频扰动并避免噪声的引入。试验结果表明,该方法明显减小轨迹跟踪误差,提高系统鲁棒性与伺服性。

Halbach型平面电动机的直线电动机执行器研究

Halbach型平面电动机的电磁执行器由四组直线电动机构成。文章首先介绍了平面电动机和直线电动机执行器样机的结构,提出了执行器的电磁设计方案。然后引入了执行器的解耦电磁力模型,并提出了电磁力的电流控制策略,最后进行了执行器的电流控制和开环定位实验,实验结果表明执行器电磁力的电流控制策略可行,电磁力模型较准确。

平面电动机气隙电感计算模型

介绍了一类应用于平面电动机的、具有多相绕组配置的、有铁心式电枢(简称平面电枢)的结构特点,建立了此类平面电枢的磁动势基波函数。利用磁场基本定律和磁场能量计算方法,推导了气隙磁场能量表达式。根据电感的基本定义,在气隙磁场能量表达式中,引入电感(包括自感和互感)系数。基于微积分即级数理论,对电感系数表达式进行简化,获得形式简单的电感计算模型。针对对称运行模式,获得了主电感和谐波漏磁电感的计算公式。此工作不仅解决了平面电动机主电感计算问题,而且,将传统电机学理论中的一维分布绕组电感计算方法拓展到二维平面分布绕组的主电感计算场合。

试论平面电动机发展现状

平面发动机是一种能够直接进行平面运动的二维电动机,平面电动机在结构上主要由动子、定子、位置检测装置以及支撑部件组成。平面电动机在生产生活活动中得到了较为广泛的应用。本文将对平面电动机的结构构成进行了解,根据不同类型的平面电动机进行相应的发展前景分析。

高精度的平面电动机

日本千叶(CHIBA)精度电机公司研制的高精度平面电动机，为超准确定位提供了新的解决途径。该平面电动机结构非常紧凑，并且有超高的分辨率以及很高的速度。其标准的技术指标如下：外形尺寸为120mm×120mm×25mm；分辨率10nm；定位精度100nm；最大速度100mm／s；移动范围10mm×10mm；牵引常数2．5N／A。