永磁同步直线电机推力波动建模与抑制

为抑制有铁芯直线电机推力波动对控制系统的影响,提高超精密工作台的动态与稳态性能,提出了基于速度和位置的永磁同步直线电机推力波动建模方法。通过分析推力波动与轨迹跟踪误差之间的关系,计算出推力波动所包含谐波分量,并建立推力波动关于直线电机速度、位置的数学模型,基于该模型设计推力波动前馈补偿器。控制平台实验表明:该方法在不同的运动速度下都能够有效地解决推力波动抑制问题,系统轨迹跟踪误差的移动标准差降低到原来的40%,超精密工作台的稳态跟踪误差明显减小。     

组合式永磁同步直线电机端部效应力研究

为了改善永磁同步直线电机的推力波动特性,针对其结构特点,提出了组合式永磁同步直线电机这一新型结构并介绍了组合式永磁同步直线电机的结构特点;以平板式短初级长次级永磁同步直线电机为例,用傅立叶级数方法对传统永磁同步直线电机和组合式永磁同步直线电机的端部效应力进行了分析,获取了最小化端部效应力的铁芯长度选取方法;利用有限元方法对两种电机的端部效应力解析结果进行仿真验证,用两种电机的原型样机实验平台进行了静磁阻力实验.仿真和实验结果表明,组合式永磁同步直线电机有效减小了端部效应力和静磁阻力,使电机的推力波动特性得到明显的改善.     

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、次级磁路设计方案可予以削弱     

高推力永磁直线同步电动机控制中的电流补偿

为满足高推力永磁直线同步电动机的速度伺服要求,选择IP速度控制器,借助在线辨识的方法对直线电机的动子质量、粘滞摩擦因数和推力波动进行辨识,并分别利用在线和离线补偿的方式,对推力扰动进行电流补偿.仿真结果表明,离线补偿使系统的速度波动降低,在线补偿使系统具有很强的鲁棒伺服性.     

基于ANSYS的永磁直线同步电机的电磁仿真与分析

电磁场分析计算是电机设计的重要前提,应用ANSYS有限元分析软件对一台永磁直线同步电机电磁场进行分析．通过ANSYS软件的仿真与分析,获得永磁直线同步电机内部电磁场分布特点和规律,再结合麦克斯韦应力张量法和虚功法对永磁直线同步电机进行推力分析,为改善永磁直线同步电机的推力波动提供重要的理论基础．     

一种采用同型号电机互为负载的直线电机推力波动测试方法

针对传统推力波动测试方法精度不高、结构复杂的问题,提出一种采用同型号直线电机互为负载来测量直线电机推力(PMLSM)波动的方法。根据直线电机中齿槽效应和端部效应的作用机理,将2套同种型号的永磁直线电机刚性连接互为负载,通过改变电机动子之间的相位差来测量两直线电机叠加推力波动进而得到单个电机的推力波动。首先,通过分析推力波动中定位力和纹波推力与位移速度的关系,建立关于电机动子间位置差、相位差的数学模型,并进行叠加推力波动有限元分析;然后,通过改变动子间相位差进行推力波动测试,研究叠加推力随相位差改变的波动规律;最后,采用数字滤波和傅里叶变换,研究从叠加推力波动信息中精确提取单个电机推力波动的方法,得到与有限元分析结果基本一致的定位力和推力波动波形。研究结果表明:该方法能快速、精确地测量直线电机推力波动,且具有较高的测量精度。     

精密永磁直线电机的自适应滑模控制

与一般的回转电机相比,永磁直线电机在需要实现直线运动的应用中有定位精度高、速度快等优点,但是,直线电机对扰动和系统参数变化很敏感,而且由于摩擦力和推力脉动使系统具有明显的非线性.针对这些问题,提出了一种自适应控制器的设计方案,并给出该设计的永磁直线电机的数学模型.该方案用一个滑动模态的控制输入补偿摩擦力和推力脉动.理论分析和仿真实验结果表明,自适应控制器获得的最大误差小于10 μm,其性能远远优于经典的PID控制器.     

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。     

永磁同步直线电机速度控制系统的研究

针对永磁同步直线电机,介绍了其数学模型,建立了永磁同步直线电机闭环控制系统,分析了各种控制方法在直线电机控制系统的优缺点.通过分析比较,得出永磁同步直线电机调速系统中基于饱和函数的模糊滑模控制系统具有很强的鲁棒性,可以有效地削弱抖振,系统动静态性能良好.     

基于简约学习前馈补偿的永磁直线同步电机跟踪控制

针对永磁直线同步电机易受端部效应、负载扰动和参数不确定等因素影响的特点,提出一种使用学习滤波器的简约学习前馈补偿控制策略.为消除端部效应的影响,设计多个低维B样条网络进行学习前馈补偿,从而达到良好的补偿效果;为保证系统的稳定性,在学习前馈控制中增加学习滤波器.仿真结果表明,该策略对非周期性输入信号具有良好的跟踪特性,同...     

永磁直线同步电机自适应变结构位置控制器的研究

针对永磁直线电机参数变化和外部扰动对伺服系统的影响,提出了自适应变结构位置控制设计方法.用电机的位置误差信号及其导数构造切换函数,利用自适应律对系统不确定性扰动因数的极限进行估算.经过分析验证,与基于SVPWM的矢量控制系统相比较,自适应变结构位置控制算法明显减少了由系统参数变化和外部扰动引起的推力脉动,能快速、准确地跟踪给定信号,增强了整个系统的自适应性和鲁棒性.     

基于二阶扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机速度伺服系统的电流环存在外部干扰和系统参数摄动,影响了PI控制的性能。本文利用系统输出与内模输出误差,设计一种新型的鲁棒内环扰动观测器,来估计系统不确定量补偿量。在保证系统鲁棒稳定性条件下,设计扰动观测器的动态响应为二阶系统,达到无稳态误差。实验仿真表明,增加了扰动观测器补偿的PI电流环控制系统,能够很好地抑制电流环中的扰动,减小电流波动,提高电流的跟踪精度。     

永磁同步电机磁通谐波抑制的补偿控制仿真

永磁同步电机的转子永磁体励磁磁场中含有的谐波分量,将增加定子绕组内磁链的谐波分量,增大电机的损耗,导致电机温度升高,同时产生转矩波动.根据内置式电机转子磁场的特点,建立电机模型,并在该模型基础上提出一种对磁场谐波抑制的补偿控制算法,通过降低谐波分量来减少定子铁损.同时对电机因磁场谐波引起的转矩波动进行补偿,从而减小振动和噪声.仿真结果表明该补偿控制算法使得磁链谐波分量明显降低,转矩波动减小.     

基于滑模变结构控制的永磁同步电机

针对传统永磁同步电机控制方法存在转矩波动大、抗干扰能力差的缺陷, 将积分滑模控制（ISMC: Integral Sliding Mode Control）方法引入到永磁同步电机调速系统, 并推导出相应的控制规律, 从而使转速和转矩的超调得到有效抑制, 且抗干扰能力强, 具有快速且精度更高的特性。通过Matlab 7.8仿真结果表明, 对于系统给定的改变以及外界干扰, 积分滑模控制器比传统直接转矩控制具有更好的鲁棒性, 该方法可实现永磁同步电机输出转矩快速响应且满足精确跟踪的性能要求。     

基于空间矢量调制的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制

提出一种基于空间矢量调制的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制策略,并将能实现电机转速辨识的模型参考自适应方法应用于控制中,利用Matlab／Simulink对控制系统进行了仿真研究,同时对该永磁同步电机进行SVM—DTC方法的实验．仿真和实验结果表明,该策略具有良好的稳态和动态性能,能快速动态响应,有效减小转矩和电流的脉动,提高系统的控制性能．     

基于神经网络的永磁同步电动机转矩脉动补偿

永磁同步电动机的转矩波动补偿多采用转矩估计方法，但在不同电机运行点和电机参数不断变化的情况下，准确估计瞬时转矩非常困难．因此提出了采用径向基函数神经网络作为转矩波动补偿器的永磁同步电动机伺服控制方法．利用神经网络在线逼近非线性因素和外部干扰，对转矩波动进行补偿，然后根据反步控制方法得到神经网络权值调整规则和控制器输出．采用数字信号处理（DSP）进行了实验研究，结合神经网络和Backstepping的优点实现永磁同步电动机的转矩波动补偿．仿真和实验结果证明，采用上述方法可以实现不同转矩脉动的补偿。     

永磁无刷直流电动机直接转矩控制研究

永磁无刷直流电动机起动转矩大,其转矩脉动也大,电动机运行时会产生很大的噪声和振动.为了减小转矩脉动,设计了永磁无刷直流电动机的直接转矩控制方案,直接将定子磁链空间矢量和电磁转矩作为被控变量,实现对电磁转矩的直接控制.基于Matlab/Simulink软件,建立了控制系统仿真模型,仿真结果表明该方法可以较好地抑制电动机的转矩脉动,提高系统控制性能.     

电动特种车辆超低速电机控制策略

为满足机场地面电动特种车辆超低速行驶的特殊工况要求,以内置永磁同步电机作为研究对象,对传统以转矩为控制目标的矢量控制策略加以改进,提出一种基于恒转速控制下结合电压前馈补偿的双闭环模糊控制策略,运用Simulink搭建双闭环模糊矢量仿真模型,并对样车平台实车测试.仿真结果与实验数据表明,改进控制策略在超低速工况下可有效提高电机转速响应速度与稳定性;减弱电流波动与峰值电流;提高扰动情况下的转矩输出能力与稳定性.