永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合振动特性分析

为了研究永磁交流伺服精密驱动系统中存在的多物理过程、多参量复杂耦合关系,提出了对该系统进行机电耦合振动特性分析的观点。从全局机电耦合的角度,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了机电耦合分析,将该系统归纳为三质量两轴系统,建立了三质量两轴系统的机电耦合振动数学模型和仿真模型,仿真分析了由于电流调节器参数、阻尼、谐波扰动、间隙以及负载扰动等因素引起的系统机电耦合振动动态过程,并通过实验验证了机电耦合振动仿真模型的正确性。该机电耦合振动特性分析对提高系统的动态性能具有重要的意义。

永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合动力学分析

对永磁交流伺服精密驱动系统进行动力学分析时,必须考虑系统的机电耦合影响。从机电能量转换的角度,根据系统的全局耦合分析和局部耦合分析,建立了该系统全局耦合关系图和永磁同步电动机精密传动装置子系统局部机电耦合关系图,然后采用拉格朗日麦克斯韦方程建立了永磁同步电动机精密传动装置子系统的物理模型和数学模型,推导了该子系统的动力学方程,并利用该模型进行了算例分析。结果表明,该模型是正确的,这为该系统的实验研究提供了理论依据。

永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合试验分析

为了研究永磁交流伺服精密驱动系统多因数耦合下的动态特性,构建了以PMAC多轴运动控制卡为核心,以IPC为支撑平台的永磁交流伺服精密驱动系统的试验体系结构。通过软件原型系统,采集了系统在空载和加载运行状态下的电流、转速和转矩等响应信号,并将物理试验研究与理论分析结果进行了对比,验证了永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合分析的正确性。研究内容和结果有助于分析设计参数和机电耦合参数对系统性能指标的影响机理和规律,有利于对永磁交流伺服精密驱动系统进行动态设计。

永磁伺服系统转速跟踪控制与数据驱动的参数设计方法

在永磁伺服控制系统中,传统的转速控制策略在低频段存在幅值与相位偏差问题,降低了转速跟踪控制精度。为解决该问题,该文提出了一种高精度的转速跟踪控制策略与数据驱动的参数设计方法。主要思路是在转速控制环节串联一个滞后-超前补偿器,用以校正低频段的幅值与相位;以低频段补偿后的幅值及相位误差最小为优化目标,同时约束补偿器在全频带范围内的最大幅值增益和相移,设计了一种数据驱动的补偿器参数优化方法,并对补偿后控制系统的性能进行了分析评估。实验结果表明,基于实验数据所设计的补偿器在转速指令频率小于1 rad/s的低频段区间内,转速跟踪误差小于2 r/min,相较于传统方法控制精度显著提升;在跟踪转速阶跃指令时,该文方法和传统方法的控制效果相当,这说明该文方法在改善低频段跟踪性能的同时,保持了控制系统在中高频段原有的幅频和相频特性。

基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统

目前国内的拉床多采用液压驱动,针对其存在加工质量(精度和光洁度)不佳、能源浪费和环境污染等的问题,在技术成熟和性能优越的永磁交流伺服系统的基础上,设计了一款基于永磁交流伺服系统同步驱动的拉床系统。首先给出了电伺服同步驱动的立式内拉床的机构图,并对该机构图的性能特点进行了分析。重点阐述了主溜板伺服同步驱动系统、调刀伺服驱动系统和拉床控制系统软件设计方案,并采用共享指令的同步控制策略来确保拉床同步性能。最后,以立式内拉床为对象,在20 t的负载力下进行了试验测试。测试结果表明,设计的基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统具有成本低、可行性好、同步性能测试稳定、加工精度高等优点,对国内拉床的发展具有一定的指导意义。

永磁交流伺服驱动系统共模EMI噪声的预测及抑制

永磁交流伺服驱动系统中高du/dt、di/dt在系统中寄生参数作用下感应出的电磁干扰,随着开关频率的不断提高,已逐渐影响到其在高精密场合下的可靠运行。电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)模型的研究,是电磁干扰分析、预测及其抑制的基础。本文研究出一种永磁交流伺服驱动系统共模EMI噪声的预估方案:针对典型系统中的智能功率模块(IPM)装置,通过分析开关管状态切换过程中IPM桥臂中点电位的跳变,等效出共模噪声源模型;在阐述共模干扰传播路径的基础上,利用不同方法提取了传播通道中所涉及的各主要部件(变流器、屏蔽线缆及永磁同步电机)的高频参数;在150k Hz^30MHz频段内,对其共模EMI噪声进行了实际测量,与仿真结果的对比验证了本文所建模型的正确性。根据样机实测EMI噪声,对于超出电磁兼容标准部分,提出了通过设计平面EMI滤波器滤除的方案,最终通过实验对该新型滤波器噪声抑制效果的有效性进行了验证。

基于遗传整定的永磁交流伺服系统模糊免疫PID控制器

提出了一种基于遗传整定的模糊免疫PID控制器,并将其应用于永磁交流伺服系统之中。该控制方法将生物免疫反馈机理与模糊控制相结合,由一个常规的PID控制器和一个免疫型比例控制器顺序串联实现,其中免疫比例控制器的非线性函数由模糊推理实现,PID及免疫比例控制器中的参数由遗传算法实现自寻优。利用功能强大的仿真工具Matlab/Simulink对交流伺服系统进行仿真,控制器算法简单,易于实现。结果表明,该控制方法具有响应速度快、鲁棒性强等优点,显著提高了系统性能。

交流永磁同步电动机伺服驱动系统在电梯上的应用

介绍了国内外电梯驱动永磁同步电动机伺服系统的使用概况。通过搭建平台、数据采样、试验分析等手段,验证其相关机械特性及控制品质特性,如控制精度、快速性、稳定性等。将交流伺服系统驱动的三相永磁同步(SM型)电动机应用在电梯上,改善了电梯调速系统的动态性能,做到了节能减耗,降低了电梯的运营成本,为推广永磁电动机交流伺服系统应用于电梯市场提供了借鉴和帮助。

永磁交流直线电机直接驱动伺服控制技术

以高效率和高精度为基本特征的高速加工技术促进了直线电机直接驱动技术在高速加工中心中的应用。文章分析了高速加工与直线电机的关系,以及国内外的直线电机及其伺服控制技术的发展状况,提出了直线电机及其全数字化直接驱动伺服控制器的设计方法。

交流永磁同步电机伺服系统的线性化控制

提出了交流伺服系统自适应反馈线性化的控制方案 ,通过将在线估计的参数应用于坐标变换和非线性状态反馈 ,达到了线性化控制的目的 ;讨论了增强参数收敛性问题。

交流永磁伺服系统控制策略研究

电机控制方法主要有矢量控制和直接转矩控制两种控制方法。在系统控制结构、控制方法对系统硬件的要求、系统的控制性能等方面对两种控制方法做比较分析。结果表明,直接转矩控制方法对系统控制的硬件要求较高、低速性能较差、电机调速范围较窄,适用于速度变动范围不宽的调速系统。而使用矢量控制方法时,系统调速范围较宽,低速性能良好。根据永磁同步电机的自身特点,只有选择矢量控制方法才能满足交流永磁同步伺服系统的控制要求。

永磁同步电机重载驱动的伺服压力机动力系统电容储能参数

阐述了曲柄机械式伺服压力机样机研制的整机方案,动力系统以永磁同步电机和电容储能装置的组合取代传统机械压力机的异步电机和机械飞轮—离合器组合,重点对该动力系统的电容储能参数进行了研究。分析了伺服压力机的工作模式及该电容储能装置在冲压过程电压电流的变化情况。在Matlab环境下建立重载伺服驱动系统的模型,以研制一台80t的伺服压力机为目标,通过仿真对电容储能参数的选取进行分析,提出一组合理的储能参数,并设计实现了该样机的重载伺服驱动系统。结合曲柄式机械压力机,以液压蓄能器作为负载对象进行试验。结果证明,该伺服系统能够满足压力机冲压加工的重载驱动特性,提出的储能参数是合理的,设计的电容储能装置不仅可以实现机械飞轮的助力作用,而且减缓了峰值电流对电网的冲击,采用的动力系统方案具有大功率高过载的特点,在伺服压力机场合应用是可行的。

交流永磁同步电机伺服系统的变结构控制

运用变结构控制理论 ,分析和设计永磁同步电机磁场定向交流伺服系统 ,并采用了基于观测器重构状态的控制方案。仿真实验表明 ,采用变结构控制的伺服系统响应速度快 ,控制精度高 ,对负载变化和自身参数扰动具有较好的鲁棒性 ,其调速和定位性能明显优于传统的控制方法。

永磁交流同步直线电机位置伺服控制系统设计

分析了永磁交流同步直线电机的数学模型和控制要求 ,对 4种典型的位置控制器进行了比较研究 ,对扰动观测器的结构进行了改进和参数调整。在此基础上 ,提出基于扰动观测器的加速度反馈位置伺服控制系统。理论分析和仿真实验证明 ,此控制系统适于永磁交流同步直线电机的控制。

永磁交流伺服系统转动惯量辨识方法

永磁交流伺服系统中具有不同转动惯量的负载,对系统的动态性能有着显著影响。在提高系统动态抗扰能力研究过程中,转动惯量辨识为首要解决问题。本文在对传统方法研究基础上,提出两种分别基于加减速法和二分法的新型转动惯量辨识方法。其中改进加减速法将传统方法微型化,使得电机可以在微震运行状态下进行惯量辨识;二分法利用转矩和转动惯量之间的联系,对转动惯量进行二分法快速查找。基于实验平台,对传统方法和新型方法进行实验验证,研究各方法可行性,并给出各自优缺点和适用场合。

永磁交流伺服系统国内外发展概况

永磁交流伺服系统发展日新月异,对近十年来国内外永磁交流伺服系统的研究成果作一综述。在分析永磁交流伺服系统发展趋势的基础上,重点介绍了永磁交流伺服系统控制策略、位置检测和辨识、主电路和驱动技术以及通讯网络化技术等关键技术的研究现状,指出了目前国内永磁交流伺服系统产品的研发方向及其与发达国家的差距。

基于自抗扰控制器的交流直线永磁同步伺服电机速度控制系统

根据三相交流直线永磁同步伺服电机的非线性动态模型,采用自抗扰控制器的方法,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿。仿真结果表明,采用自抗扰控制器具有较好的动态性能以及对负载扰动、电动机参数变化都具有较好的鲁棒性。

基于全局非线性积分滑模的永磁交流伺服系统研究

永磁交流伺服系统是一个强耦合、多变量、非线性的系统,滑模控制已经逐步应用于交流伺服系统中。针对滑模控制中存在的收敛速度慢,未达到滑模面前鲁棒性差等缺点,结合趋近律设计了一种具有全局鲁棒特性的以非线性积分滑模面为基础的转速控制器。所设计的控制器因为包含了非线性积分函数,使得在尽量小的超调量下增加了系统的响应速度,观测器的引入使系统具备了一定的抗扰动能力。通过仿真证明了所设计控制器的正确性和有效性,实验结果进一步证实该控制器使系统具有较好的伺服性能。

基于永磁同步电机的高性能交流伺服控制系统研究

设计了应用于现代高新农业机械的交流永磁同步电机位置伺服系统,研究了永磁同步电机(PMSM)的控制策略,构建了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的位置、速度、电流三闭环控制系统,系统控制以DSP芯片TMS320LF2407为核心。系统软件由控制主程序和PWM中断服务子程序组成:主程序完成DSP的初始化,参数设定,过压、过流保护等功能;PWM中断服务子程序完成电流采样,转速计算,矢量变换和PWM输出等功能。仿真结果表明系统具有良好的静态和动态性能。

一种基于电感测量的永磁交流伺服系统位置检测新方法

研究了一种永磁交流伺服系统的新型位置检测方法．该系统没有安装附加的位置传感器，而是采用了一种特殊的永磁交流伺服电机，在其内部装有４个位置传感线圈，通过检测传感线圈的电感量就可以得到以模拟量表示的转子位置角．将此模拟位置信号通过由高速Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ和ＣＰＵ组成的轴角／数字编码器（ＲＤＣ）及其它电路，进行八卦限鉴幅、查表和换向分频等处理，就得到了以数字量表示的位置信号及逆变器工作所需的电流参考信号．