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舍分析,建立了该系统全局耦合关系图和永磁同步电动机一精密传动装置子系统局部机电耦合关系图,然后采用拉格朗日一麦克斯韦方程建立了永磁同步电动机一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.     

精密传动系统的机电耦合建模及仿真分析

针对伺服系统中传动系统的机电耦合影响了系统的动态特性和响应特性,提出了基于伺服系统的精密传动系统的机电耦合因素,分析了机电系统耦合建模方法.以大型精密卧式加工中心伺服进给系统为研究对象,通过分析系统各组成环节的数学模型,得到了该系统的动态结构图,建立了该系统的机电耦合模型,仿真分析了精密传动系统的传动刚度和传动误差对伺服系统的影响.利用该模型可以分析参数变化对伺服进给系统稳定性和动态特性的影响,为参数优化提供了计算模型.     

交流伺服系统速度高精度特性的研究

在分析交流永磁同步电机电流解耦控制方式的前提下，对交流伺服驱动系统的速度高精度特性进行了研究，着重研究了转速波动的成因以及抑制其影响的方法，提出了通过整定控制器参数抑制转速波动的方法，实验结果证明该方法具有转速不均匀度低的特点，从而改善了伺服驱动系统的性能．     

HDJD240-18/35T高速精密永磁同步电主轴

本电主轴根据《湖南省科学技术厅重点项目合同书“高速精密机床电主轴的中试开发”》的相关要求进行研制，应用了国家自然科学基金项目（No．50205008）的相关研究成果。该产品主要应用于现代高速加工机床，如加工中心、磨床、铣床、车床、钻床等。项目组对高速精密永磁同步型电主轴进行了系统的理论研究，研制成功了我国第一台高速精密永磁同步型电主轴。该电主轴集成了主轴系统动态热态特性设计、精密加工与精密装配、高速陶瓷球混合轴承、油气润滑和高速电机与驱动等技术，获得了多项国家专利。     

出弹平台进给系统刚柔耦合动力学建模与仿真

出弹平台进给系统属于高速进给,急启急止系统,因此能否实现高加速度、高速度以及良好的进给驱动性能是设计的关键所在。通过刚体动力学理论计算出出弹平台伺服进给系统的机电参数,运用ADAMS软件建立多刚体虚拟样机模型对机电参数和伺服电机的选型进行校验,并通过ANSYS和ADAMS软件建立进给系统的刚-柔耦合动力学模型,分析刚性体和柔性体情况下模型的输出参数,得出传动误差。仿真分析结果解决了进给系统机电参数和性能匹配的问题。     

模糊自适应PID控制器在交流伺服控制系统中的研究

交流伺服控制系统中的永磁同步电机是一种多变量、强耦合和非线性的系统,采用传统的PID控制难以达到较好的控制效果。将模糊自适应PID应用于永磁同步电机的控制中,运用模糊控制原理对PID参数进行整定。仿真结果表明,与传统的PID控制相比较,采用模糊自适应PID控制器的交流伺服控制系统具有更好的动态和稳态性能,实现了较好的控制效果。     

永磁直驱式带式输送机系统动态特性及能耗分析

为解决传统异步驱动式带式输送机效率低、能耗高的问题,基于机械动力学理论和磁力传动技术,对永磁直驱式带式输送机的运动模型和耗能情况进行深入研究。针对永磁直驱式带式输送机复杂的非线性机电耦合关系问题,以永磁电机驱动的带式输送机为主要研究对象,在带式输送机离散系统的简化动力学模型基础上,引入同步旋转坐标下的永磁同步电机状态方程,建立了基于机电耦合关系的永磁直驱式带式输送机系统模型,并通过Harrsion软启动速度推导出该系统模型在启动过程中的能耗解析式;以矢量控制技术对系统进行仿真分析,得到了永磁直驱式带式输送机的动态特性,表明了带速及张力变化规律符合实际运行工况,并进一步将永磁直驱式带式输送机与异步驱动式带式输送机相比较,得到启动过程的张力和能耗对比图,结果表明:在启动过程中永磁直驱式带式输送机具有更小的张力峰值,同时在整个启动过程中永磁直驱式带式输送机比异步驱动式带式输送机降低了约8%的能耗。     

交流伺服系统速度高精度特性的研究

在分析交流永磁同步电机电流解耦控制方式的前提下，对交流伺服驱动系统的速度高精度特性进行了，着重研究了转速波动的成因以及抑制其影响的方法，提出了通过整定控制参数抑制转速波动的方法，实验结果证明该方法具有转速不均匀度低的特点，从而改善了伺服驱动系统的性能。     

风电叶片多点加载系统的机电耦合特性及试验研究

针对风电叶片加载多点激振时出现耦合问题,对多点疲劳加载系统进行合理简化,以两点摆锤激振加载为对象建立动力学数学模型,构建系统的机电耦合方程.在共振条件下的对机电耦合关系进行求解,通过相平面法得到振动系统的机电耦合特性、平衡奇点处的谐振同步性及稳定性条件,揭示加载系统出现耦合现象的机理.试验研究系统动态分岔耦合、主共振机电耦合特性及机电耦合作用下的同步控制,验证理论分析的正确性及控制算法的有效性,为疲劳加载系统的工程应用提供指导及试验参考.     

交流永磁同步电机的反馈线性化位置控制

提出了交流永磁同步电机多目标输出跟踪控制的一般方法,利用微分几何中的微分同胚转换,先将永磁同步电机的非线性模型转换为与之反馈等价的线性模型,再采用线性系统中成熟的极点配置的方法对虚拟的电机线性系统进行控制器的设计.该方法实现了转子位置和转子磁链的动态解耦,将多输入多输出强耦合非线性的永磁同步电机系统分解成了两个独立的单输入单输出的子系统.在此基础之上提出了带干扰随动的位置伺服控制器的设计方法,不但实现了位置的动态跟踪控制,而且还能对扰动进行动态跟踪补偿.仿真结果证实了其有效性和优越性.     

基于轴转矩补偿的永磁伺服系统机械谐振抑制

柔性传动装置会在交流永磁伺服系统中引发机械谐振,并降低系统的动态性能和控制精度,为此提出一种基于卡尔曼滤波器的轴转矩补偿谐振抑制方法.该方法通过卡尔曼滤波器获得柔性传动装置的轴转矩估计值,将其转化为电流信号并补偿到电流环给定,由此消除柔性传动对电机转速的影响,同时提高了系统的动态性能.最后通过仿真验证了该方法的有效性.     

永磁同步伺服电机的变结构与前馈复合控制

为提高永磁同步伺服电机控制系统的性能,文章阐述了永磁同步电机伺服系统架构并给出了永磁同步电机的数学模型。在此基础上,对传统的三环伺服位置控制进行了分析,给出了各控制环参数的设计准则,并总结了传统伺服控制策略下的特点。随后,针对传统伺服控制系统定位精度低、响应慢的缺陷,在分析研究变结构控制和前馈控制特点的基础上,将其与传统控制相结合,提出了三者控制方式结合的复合控制策略,并对其进行了相应地理论分析。最后,建立了相应的系统仿真控制模型,并进行了测试。结果表明：变结构控制和前馈控制独立作用时均可缩短系统响应时间,而前馈控制还可提高系统的定位精度;同时复合控制结合了两者的优点,既提高了系统位置响应速度又改善了位置跟踪精度。     

基于改进支持向量机的永磁驱动器设计

将多输出支持向量机回归方法与模糊化理论相结合,提出一种永磁驱动器的设计方法.首先,引入空间粒子群优化算法对合成核多输出支持向量回归模型参数进行寻优,在此基础上通过实验法建立了永磁驱动器的性能与结构参数的多目标回归模型;然后,运用模糊理论将多目标转化为单目标,建立了设计问题的数学模型并利用空间粒子群算法进行求解;最后,通过模型精度分析以及ANSYS仿真和样机的测试,验证了该方法的有效性.     

新型磁悬浮精密定位平台的研究

针对磁悬浮精密定位平台的运动稳定性问题，设计了一种新型六自由度磁悬浮精密定位平台，该平台采用12个空心电磁线圈做定子、36块永磁体做动子，悬浮部分与驱动部分相互独立，从而很好地解决了由电磁线圈铁心引起的非线性以及悬浮与驱动单元之间的相互耦合问题．采用罗仑兹定律，分析了永磁体长度、线圈电流和悬浮位移对悬浮稳定性的影响，确定了平台的悬浮平衡位置，建立了平台在平衡位置附近的悬浮数学模型，并进行了动态响应仿真研究．研究结果表明，该磁悬浮精密定位平台在悬浮电流为2A、悬浮高度为0．5mm时可以稳定悬浮，因此可应用于需要超精密定位和超洁净环境的半导体光刻装置中。     

搬运机器人伺服系统的研究

为实现搬运机器人高精度位置伺服控制,采用了现代数字伺服技术,包括交流驱动、分级控制、数字信号处理(DSP)、总线通讯及系统软硬件保护等新技术,使机器人运行可靠,达到了精度高、速度快及平稳性好的控制要求。该文重点介绍伺服系统设计方案及特点,并针对伺服系统位置环、速度环、电流环参数以及伺服周期的确定方法进行了较为全面的讨论,最后介绍了伺服系统软硬件保护措施。     

内模PID控制器在云台伺服系统中的应用

针对SG-5452460005-15W型永磁式直流减速电动机驱动的YP3091型摄像机云台伺服系统,建立了数学模型,并基于内模控制原理设计了一种新型PID控制器。该控制器设计方便,只有一个可调参数。仿真结果表明:系统的水平跟踪和仰俯跟踪误差均方根分别为0.15 mrad和0.32 mrad。与传统PID控制器相比,在内模PID控制器参数调节方面,系统跟踪响应快,精度高,抗干扰能力强,鲁棒性好。     

基于LabVIEW RT的汽车离合器从动盘检测系统

基于LabVIEW RT,应用交流伺服控制系统设计了高精度离合器从动盘检测系统.采用永磁同步交流伺服电机构成检测系统的位移驱动和力矩驱动,采用工控机和NI公司7830R数据采集控制卡构成实时数据采集和位移、力矩实时控制器;应用复合PID控制算法,基于LabVIEW RT开发了测试系统用户界面程序和数据采集控制程序.实验研究表明,系统获得了较好的稳态精度和动态特性,检测系统运行稳定可靠.     

电流时间谐波对转子带护套伺服永磁同步电动机温度场的影响

针对转子带护套伺服永磁同步电机运行过程中永磁体温升较高的问题,本文以一台2 000r/min、12.5kW的伺服永磁同步电动机为研究对象,对变频驱动时永磁电机的温升问题进行了研究.测试了样机额定负载下变频器供电时的相电流,通过傅里叶分解计算出电流各次谐波值.建立了永磁电机二维瞬态电磁场方程,计算出不同电流谐波在护套内产生的涡流损耗.并建立了三维温度场模型,对电机各部分的温度分布进行求解.经计算分析可知绕组内谐波次数位于控制电路载波比附近的电流时间谐波,将导致电机永磁体温升明显变大.将计算所得的电机温度分布与实测结果进行对比,验证了计算结果的正确性.