Robustness-tracking control based on sliding mode and H_∞ theory for linear servo system

A robustness-tracking control scheme based on combining H_∞ robust control and sliding mode control is proposed for a direct drive AC permanent-magnet linear motor servo system to solve the conflict between tracking and robustness of the linear servo system. The sliding mode tracking controller is designed to ensure the system has a fast tracking characteristic to the command, and the H_∞ robustness controller suppresses the disturbances well within the close loop(including the load and the end effect force of linear motor etc.) and effectively minimizes the chattering of sliding mode control which influences the steady state performance of the system. Simulation results show that this control scheme enhances the track-command-ability and the robustness of the linear servo system, and in addition, it has a strong robustness to parameter variations and resistance disturbances.

中速磁浮无铁心永磁直线同步电机的结构优化

中速磁浮列车采用单边长初级无铁心永磁直线同步电机(IPMLSM)作为牵引电机,因为这种电机具有结构简单、运行平稳、无轮轨摩擦以及法向吸引力接近于0等优点,但是由于该电机定子无铁心,导致其推力密度较小,且永磁材料使用过多及定子绕组沿轨道长距离铺设,使电机效率进一步降低。为了提高电机性能,在IPMLSM基本结构的基础上,提出一种新型永磁体装配结构,可提升电机推力密度;并根据长定子IPMLSM绕组的特点,优化绕组导体截面,获得适用于中速磁浮列车IPMLSM定子绕组导体的宽与高之比,进一步提升电机的推力密度。最后,制作IPMLSM小型样机实验装置,对比实验结果验证了所提改进结构的优越性。

空心永磁直线同步电机推力波动分析

本文分析了一个U型Halbach空心永磁直线同步电机(IPMLSM)的推力波动。首先推导了dq0坐标系下的推力方程和电感方程,以此分析了电枢绕组互感不对称对推力波动的影响,然后基于有限元仿真得到的三相不对称电流,利用快速傅里叶变换和对称分量法,分析了电流谐波分量和电流不对称性对推力波动的影响。分析表明,电流不对称导致的负序电流是IPMLSM推力波动的主要原因。研究结果为该类电机的优化设计提供了依据。

无铁心永磁同步直线电机推力谐波分析与消除

直线电机的推力波动较大,限制其在超精密领域的应用。推力中的谐波是无铁心永磁同步直线电机推力波动的主要原因之一,消除推力中的部分谐波可以有效降低推力波动。该文建立了无铁心永磁体同步直线电机推力谐波的解析模型,揭示了结构参数与推力波动间的关系,并提出了低推力波动直线电机的设计准则。将设计准则应用于一类直线电机的优化设计中,提出了消除推力中特定阶次谐波的结构参数设计方法。设计结果与有限元仿真结果和实验结果进行比对,验证了解析模型的准确性和设计方法的有效性。

基于重复控制的高频响直线伺服系统

无铁心永磁直线同步电机具有零齿槽效应、速度范围宽、动态性能高等特点,但其在高精密加工过程中存在的周期性输入和周期性负载扰动会降低系统的伺服性能。为了削弱周期性负载扰动的影响,采用重复控制器和伪微分前馈反馈控制(PDFF)速度控制器来抑制周期性负载扰动的影响。仿真结果表明,所采用的控制系统在实现高频响基础上,有效地抑制了周期性负载扰动对伺服系统的影响并且对周期性输入信号具有良好的跟踪特性。

车用自由活塞膨胀机-直线发电机系统发电机性能研究

针对汽车余热回收系统中的自由活塞膨胀机-直线发电机系统对直线电机的应用需求,以适用于该系统的一款无铁心永磁同步直线电机为研究对象,通过电磁场理论分析电机模型,搭建ANSYS Maxwell二维瞬态场模块,分析了电机空载、负载工况的磁场特性和极弧系数、气隙长度等参数对电机推力性能的影响,并进行了参数优化以减小电机的推力波动。仿真结果表明:在相同结构参数下,极弧系数和气隙长度相互作用,可以有效降低电机的推力波动。