直线伺服推力纹波扰动补偿及自适应振动抑制

针对高速运动的直线伺服系统同时存在的扰动与共振问题,建立两个回路分别进行扰动补偿与共振抑制。通过实验方法建立包含推力纹波扰动的直线伺服系统模型结构,采用最小二乘法进行模型参数的迭代辨识,并通过前馈进行扰动补偿;针对直线伺服系统模型结构中存在的共振现象,通过辨识主导振动频率,采用自适应FIR陷波滤波器抑制主导共振频率所带来的影响。在直线伺服运动控制平台上进行的算法验证实验表明:所建立的两个回路能有效补偿推力纹波扰动与抑制共振,提高直线伺服系统的在高速运行过程中的位置跟踪精确度的作用,满足高速、高精确度轨迹控制要求。

基于迭代学习的直线伺服系统推力纹波辨识及补偿研究

具有周期性规律的推力纹波扰动是影响直线伺服系统的高速高精性能的重要原因之一,该文根据推力纹波扰动的周期性规律,在给出直线进给控制器结构及推力纹波数学模型的基础上提出一种基于迭代学习的推力纹波参数辨识及补偿的方法,该方法通过最优性能指标函数确定了迭代学习规律和收敛性,并通过前馈进行推力纹波补偿。实验结果表明该方法显著提高直线伺服系统的位置跟踪精度和高速响应性能,满足其高速高精的要求。

永磁同步直线伺服系统的纹波推力补偿

针对纹波推力对永磁同步直线伺服系统的影响,提出了一种纹波推力补偿策略:基于纹波推力自适应补偿的永磁同步直线伺服系统位置控制。在这种控制策略中,首先采用快速傅里叶变换分析推力电流来离线提取纹波推力的特征频率,有利于纹波推力数学模型的简化,再通过递推最小二乘算法在线辨识纹波推力的模型参数,结合纹波推力的特征频率和模型参数,动态地实现了纹波推力的精确估计,最后将纹波推力估计模型直接作用于永磁同步直线伺服系统,对推力电流进行前馈补偿控制,从而实时抑制纹波推力。实验结果表明,采用所提的补偿策略,最大位置跟踪波动误差从补偿前的50μm左右下降到补偿后的不足20μm,位置控制性能得到明显改善,对高性能永磁同步直线伺服系统的抗扰动策略研究具有重要的理论和现实意义。

抑制永磁直线同步电动机推力波动的补偿技术

为满足易产生推力波动的永磁直线同步电动机的速度伺服要求,减小永磁同步直线电动机的推力波动尤为重要。文章从电动机结构优化和控制策略2个方面来削弱推力波动:选择合适的次级磁铁形状及布置方式可使初级反电势波形接近正弦波形,同时采用控制策略,通过初级反电势计算定子电流谐波进行电流补偿,以此来削弱推力纹波;采用斜槽、斜极或均匀充磁等厚六边形磁铁紧密排列方案能大大削弱由齿槽效应引起的推力波动;采用多极结构、增加气隙长度、降低励磁磁密等措施能减小由端部效应引起的推力波动。实验结果表明,上述方法能有效地抑制永磁直线同步电动机的推力波动对伺服系统的影响,具有较强的鲁棒性。

不等距圆筒型永磁直线电机推力波动研究

齿槽力和纹波推力是引起永磁直线电机推力波动的主要因素,采用能量法和傅里叶分析法对齿槽力进行了解析分析,对于整数槽绕组圆筒型永磁直线电机提出采用定、动子不等极距的方法削弱电机的齿槽力,并对不等极距消弱齿槽力的机理进行了理论分析,给出了动子极距选取的计算公式,同时研究表明采用合适的动子极距可以降低空载电势中的谐波含量,进而抑制了由空载谐波电势引起的纹波推力。有限元分析和样机实验表明:齿槽力得到了有效的消弱,降低了空载反电动势中的谐波含量,电机的推力波动得到了有效的抑制。

考虑永磁磁链谐波影响的直线永磁无刷直流电机矢量控制方法

针对直线永磁无刷直流电机(linear permanent magnet brushless DC motor,LPMBDCM)电磁力纹波及齿槽力影响的最小化控制,该文根据推导得到的表示为电流矢量及永磁磁链导数矢量点积形式的电机推力方程,得出了任意反电动势(back-electromotive force,BEMF)波形表面式永磁(surface-mounted permanent magnet,SPM)电机的矢量控制原理:定向控制电流矢量于永磁磁链导数矢量方向,通过控制电流矢量长度可获得最大效率线性推力(或转矩)控制。考虑永磁磁链谐波对永磁磁链导数矢量幅值及相位的影响,通过引入d′q′轴坐标系,提出一种id′=0的非正弦波BEMF SPM电机矢量控制新方法,结合齿槽前馈补偿可以实现非正弦BEMF SPM电机的最小推力纹波最大效率控制。建立了基于有限元的LPMBDCM精确相变量模型,对比脉宽调制(pulse width modulation,PWM)电流控制、id′=0矢量控制的仿真效果,验证了该文方法的有效性。id′=0矢量控制为非正弦波BEMF SPM电机提供了一种高性能控制新方法。

永磁同步直线电机推力波动分析及改善措施

为改善永磁同步直线电机的伺服性能 ,需要研究减小其推力波动的技术措施。分析了永磁同步直线电机推力波动的机理 ,指出推力纹波、齿槽效应和端部效应是引起永磁同步直线电机推力波动的最主要原因 ,探讨了减小永磁同步直线电机推力波动的技术措施 ,指出在次级磁路确定之后 ,选择适当的初级电流控制策略可以减小永磁同步直线电机的推力纹波 ;在初级结构和电流控制策略确定之后 ,选择合适的次级磁铁充磁方式、磁铁形状及排列方式 ,也可有效地削弱推力波动 ;齿槽效应和端部效应是产生推力波动的重要原因 ,通过适当的初。

永磁直线电机精确相变量建模方法

针对永磁直线电机控制系统的精确动态仿真,提出了一种基于有限元的永磁直线电机一般化相变量建模方法。考虑电机非理想结构对推力的影响,建立了永磁直线电机的一般化相变量模型。采用3次样条插值,根据电磁场有限元计算结果获得了模型中电感、齿槽力、永磁体产生的磁链与动子位置的关系曲线。考虑功率电子模块中吸收电路的影响,提出了一种基于S-function的仿真建模方法,根据相变量模型的状态方程直接建立了Simulink下的永磁直线电机一般化仿真模型。对某种永磁直线电机进行了两相导通控制和id=0矢量控制下的控制系统仿真实验,仿真结果表明,基于有限元的相变量模型为永磁直线电机控制系统精确动态分析提供了一种快速、有效的一般化建模方法。

长行程永磁同步直线电机初级绕组结构研究

对长行程永磁同步直线电机初级绕组结构的研究,通过对推力波动与气隙磁场高次谐波的分析,总结出改善直线电机推力波动的初级绕组结构设计方法。

直线电机驱动的AMD性能测试试验研究

针对直线电机驱动的AMD控制系统,进行指令力、反馈驱动力、实际驱动力及控制系统时滞的性能试验。通过把AMD系统除纹波推力外存在的摩擦力及其他多种因素的综合影响定义为综合阻力,根据常数指令力试验结果提出纹波推力及综合阻力的计算公式。然后对直线电机驱动的AMD控制系统进行不同频率和幅值的正弦力指令试验。试验结果表明:提出的纹波推力及综合阻力的计算公式能较好地描述直线电机驱动的AMD控制系统的纹波推力及综合阻力,且控制系统时滞为5m s,满足土木工程结构风振及地震控制的控制力时滞在毫秒级的要求。