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.     

蚁群自寻优滑模控制在 永磁同步直线电机的应用

本文以永磁同步直线电机(PMLSM)为研究对象,提出了基于蚁群自动寻优滑模控制策略.滑模结构对系统适应性强,蚁群算法具备较强的自学习能力,可以实现参数的自动寻优,把两者结合起来,充分发挥各自的优势,提高控制性能.首先通过理论分析建立了永磁同步直线电机的仿真模型,并基于此模型进行了算法验证,通过验证得出该算法可以有效改善直线电机控制性能,提高了系统鲁棒性.然后在永磁同步直线电机样机上进行算法验证,结果表明,算法控制效果优良,在永磁同步直线电机上具有可行性.     

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及垂直力的有限元计算

为精确计算永磁直线同步电机的推力和垂直力 ,同时减小计算量和积分路径对计算结果的影响 ,对 Maxwell张量法进行了改进和优化 ,以提高计算精度 ;指出沿积分方向通过单元中心线的积分路径为最佳 ,计算精度最高。用Fortran 77编写了计算永磁同步直线电机推力和垂直力的后置处理模块 ,并利用该模块分析了永磁同步直线电机的静态推力和垂直力特性。对此方法的可扩展性进行了讨论 ,指出此方法同样适合于其他类型直线电机的推力和垂直力计算     

永磁直线无刷直流电动机的建模与仿真

从永磁直线无刷直流电动机(LPMBDCM)的基本原理出发,利用MATLAB/SIMULINK中的S Function模块,构造了永磁直线无刷直流电动机的数学模型.利用二维有限元法结合时步法和能量摄动法计算出电机的反电势和电感,合理地考虑了由于LPMBDCM的边端效应造成的磁链和反电势不对称.用该模型分析电机的动态性能,得到了电机运行时的相电流、推力和速度曲线.仿真结果与基于ANSOFT二维有限元计算的结果吻合较好,验证了该模型的正确性.该模型具有运算速度快、简单易行等优点,为今后该类电机控制策略的研究及具体实现提供了新的途径.     

永磁直线同步电动机的磁场和力的有限元法分析

本文用有限元法分析计算了永磁直线同步电动机的二维磁场;根据计算得到的空载及负载的磁场分布,提出了计算单边永磁直线同步电动机产生的推力和垂直力的方法。计算结果与实测结果取得了较好的一致。     

永磁同步电动机SVPWM控制技术研究

研究了永磁同步电动机空间矢量控制技术.首先建立了永磁同步电动机在dq坐标系下的数学模型,然后阐述了空间矢量控制的工作原理.根据理论分析,在Matlab/Simulink中建立了电机控制系统的仿真模型,仿真结果表明:永磁同步电动机矢量控制具有较好的动静态特性、快速性和抗干扰性.     

计及转子护套与永磁体机械强度的高速永磁同步电机多物理场研究

针对高速永磁同步电机的永磁体与护套在高速工况下受到较大的离心力,可能会发生永磁体断裂,护套形变过大等导致电机故障的问题.以200kW、15 000r/min高速永磁同步电动机为例,针对表贴式,轴径向分块式永磁体与奥氏体不锈钢护套配合设计的结构,建立了高速永磁同步电机的机械应力场的数学模型,研究了额定转速15 000r/min时高速永磁同步电动机的护套和永磁体应力的分布规律,并确定了护套和永磁体应力的安全阀值.在此基础上,建立了瞬态电磁场对电机的损耗进行了理论计算,将理论值代入到三维稳态温度场中,确定了不同护套厚度对电机内的定转子温度分布的影响,并进行了实验验证,结果表明:高速永磁同步电机设计中,奥氏体不锈钢护套厚度的选择需要综合考虑其电磁损耗、温升变化与应力安全的影响.     

压缩机驱动用直线永磁电动机的研究

详细讨论了一种新型直线压缩机驱动用永磁往复直线电动机的研制过程，通过分析直线压缩机的谐振工作特性和动圈式直线电动机的结构特点，提出了增设辅助磁钢的设计思路，这样可以减少电动机的漏磁，使电动机内部气隙磁场均匀、磁力线分布合理．在此基础上，推导出了在压缩机谐振状态下的功率和效率计算公式．利用电机电磁场理论和有限元方法，建立了动圈式往复直线电动机电磁场模型，通过Ansoft Maxwell软件平台，降低了直线永磁电动机制造成本，提高了整机效率．通过对直线电动机的特性计算，说明了设计的可行性和准确性，以及利用Ansoft Maxwell进行电磁场计算的精确性。     

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.     

Design of Robust Controller and Force Observer for PM Linear Synchronous Motors

The advantages of permanent magnet linear synchronous motors （PMLSM） include high speed and good motion precision compared with rotary motors. However, PMLSM are sensitive to uncertainties such as the parameter perturbations and end effect etc. A new nonlinear robust scheme of PMLSM is proposed to overcome this trouble. First, a quasi-linearized and deeoupled model with uncertainties is derived from the mathematical model of PMLSM by using the conception of feedback linearization. Then a fixed-boundary-layer sliding mode controller using the m sat function is designed to guarantee the robustness. Design of a force observer is given to estimate the load force unknown in the new model. Finally, the validity of the proposed strategy compared with the conventional PID control scheme is proved by the DSpobased experimental results.     

多段初级永磁直线同步电动机系统建模及制动仿真

建立了单段初级永磁直线同步电机变参数、非线性动态模型．在此基础上，以次级位置为参变量，建立多段初级式永磁直线同步电机系统动态模型，并用该模型对一具有4段初级的无绳提升系统能耗制动过程进行了仿真、分析．结果表明：所建模型能很好地反映系统的动态过程，能耗制动可将提升机的下放速度限制在0．25m／s内，具有较好的断电保护作用．将间接场路结合法用于分析多段初级式永磁直线同步电机是一种行之有效的新思路．     

永磁直线电机运输系统中的模糊增益神经控制

永磁直线同步电动机的理论研究还不十分完善,在初级分段的形式下该运输系统整体数学模型变化很大且边缘效应的影响更加剧烈.因此不能利用其数学模型或常规的控制方法对垂直运动的PMLSM实现良好控制.本文设计了直线伺服系统的神经元控制器.首先应用神经元控制器,它可以自动调节权值获得多个控制参数,然后考虑到被控对象的多动态特性,加入输出比例因子的在线模糊修改部分,从而改善了控制器的动态和静态特性.实验证明,该伺服系统能够消除PMLSM固有的负载扰动、边缘效应、参数时变对系统伺服性能的影响;且具有自学习能力强、快速跟踪、定位精确和鲁棒性强等特点.     

PMLSM控制系统的仿真研究

根据永磁直线同步电机数学模型理论,利用Matlab/Simulink软件搭建PMLSM的模型,并进行了基于传感器矢量控制的仿真和基于MRAS无位置传感器矢量控制的仿真。仿真结果表明,基于MRAS无位置传感器矢量控制系统解决了由传感器带来的问题,但其估计精度和动态性能相对基于传感器矢量控制的仿真有所下降。     

基于MATLAB的PMLSM速度控制器的仿真研究

以永磁直线同步电机（PMLSM）的伺服控制系统为研究对象,采用模型参考自适应滑模控制（MRAC-SMC）作为PMLSM速度环控制方案,通过在MATLAB/Simulink环境下仿真,系统可获得较高的跟踪性能和鲁棒性能,并能有效减小滑模控制引起的抖振.     

带有遗忘因子的滤波器型迭代学习直线伺服系统

针对永磁直线同步电机伺服系统,提出开闭环迭代学习控制器,实现期望直线位置的跟踪控制.分析了永磁直线同步电机的2-D模型及迭代学习直线伺服系统的收敛性.通过减小系统输入误差协方差矩阵迹的方式得到优化的遗忘因子,来修正控制输入的迭代学习律,同时采用零相位FIR数字滤波器对前馈学习控制器中的误差信号进行滤波处理.实验结果表明,带有遗忘因子的滤波器型迭代学习控制器能够保证直线伺服系统在不断的迭代学习中提高性能,有效抑制端部推力波动,系统具有很好的学习收敛速度、动态响应及控制精度.     

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．     

永磁直线同步电机弦截法内模控制系统

提出了一种基于弦截法的内模控制（secant method—basedinternal modelcontrol,SIMC）策略实现对永磁直线同步电机（permanent magnet linear synchronousmotor,PMLSM）的高精度位置控制。以核岭回归方法建立被控对象模型作为内模,进而以弦截法求解内模的根作为逆模,构成SIMC系统。实验仿真结果表明：与传统的内模控制（internalmodelcontrol,IMC）系统相比较,由于弦截法求解内模的根作为逆模可实现逆模与内模的完全匹配,使SIMC系统对内模控制PMLSM控制具有更高的正弦信号跟踪精度,更好的鲁棒性与抗干扰性;对于阶跃输入信号,SIMC系统没有稳态误差。SIMC系统一般只要1～2次迭代就能获得稳定的控制量,可满足控制系统快速性要求。     

量化考核的数学模型及其实用

本文应用模糊数学的原理，提出了量化考核的数学模型及算法，给出了应用实例及程序框图。     

基于递归函数链模糊神经网络的永磁直线同步电动机位置控制

针对高精度永磁直线同步电动机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)存在参数变化、负载扰动、摩擦力等不确定性因素而影响电机伺服性能的问题,提出递归函数链模糊神经网络控制(RFLFNN)保证系统的伺服性能。首先在磁场定向控制下建立PMLSM伺服系统动态数学模型。其次,将函数链神经网络(FLNN)和递归模糊神经网络(RFNN)相结合设计RFLFNN控制策略,利用FLNN实现神经网络的函数扩展,提高系统的非线性逼近能力并对系统参数进行辨识; RFNN采用反向传播算法实时更新并调整神经网络的参数值,对系统中存在的不确定性因素进行估计以抑制不确定性因素对系统的影响。最后,通过系统实验证明所提方法的有效性,实验结果表明,与RFNN相比,该方法极大地改善了PMLSM伺服系统的位置跟踪性能。