永磁同步电动机主轴伺服系统的仿真研究

探讨了永磁同步电动机在数控设备中的应用背景,详细阐述了在以转子速度旋转的坐标系中永磁同步电动机数学模型的建立,使用Matlab/Simulink仿真工具对PMSM伺服控制系统进行了研究,并介绍一些关键环节的实现方法,文中给出了一个仿真实例,并给出了较好的仿真结果.     

基于EKF的PMSM无传感器检测技术仿真研究

在永磁同步电动机(PMSM)的速度控制中,其位置和速度的精度、实时性受到传感器精度的限制。文章在对永磁同步电动机在α-β坐标系下的非线性数学模型进行线性化的基础上,应用扩展卡尔曼滤波器(EKF)来替代电机的角位置与速度传感器,最后通过Matlab/Simulink.仿真平台建立了基于EKF状态估计器的无传感器矢量控制系统。仿真结果表明所提出的控制方法无论在PMSM空载和负载时,均保持较好的跟踪性能,具有良好的转子位置和转速在线估算能力。     

磁悬浮永磁同步电动机的电磁力密度波及振动噪声研究

磁悬浮永磁同步电动机具有无机械摩擦和磨损,可以达到长寿命的高速或超高速运行,但电动机工作时需要不停地对磁悬浮电磁合力进行抗负载干扰调节,由此产生的电磁振动和噪声也比常规永磁同步电动机大很多,不可忽视。提出一种开口圆弧段定子绕组的永磁同步电动机,由4个这种电动机并联悬浮支承同一转子并驱动其旋转构成整体的磁悬浮永磁同步电动机;针对圆弧定子绕组式的磁悬浮永磁同步电动机进行电磁振动噪声研究,建立电动机气隙磁场及电磁力密度波的分布模型,基于电磁力密度波优化电动机绕组参数,并对电动机振动和噪声进行仿真研究。通过仿真结果可知,优化后的电动机在保证电磁性能的前提下其振动噪声也降到了合理水平。     

永磁同步电动机变频调速的分析

针对永磁同步电动机与鼠龙式三相异步电动机变频调速的不同特点,本研究在传统的矢量控制系统中引入了模糊PI控制方法,利用模糊控制理论控制永磁同步电动机。在Matlab/Simulink仿真软件中设计了模糊PI控制模型,通过仿真分析可知,该控制方法相比三相异步电动机能更快地建立起旋转磁场,同时动态响应快,能实时抑制超调量,因此,采用模糊PI控制方法控制永磁同步电动机更具优越性。研制了一台样机,完成电机转速给定信号、转子位置信号、电压电流信号的采集,实现转速、电流双闭环控制算法,坐标变换及三相电流参考信号、PWM信号的产生,以及系统保护、显示等任务。验证了控制永磁同步电动机时,模糊PI控制下的转矩响应相比传统PI控制下的转矩响应更平缓。     

基于三阶反馈控制器的永磁同步电动机控制方法

为提高永磁同步电动机的角速度控制准确度,设计三阶反馈控制器对其进行控制。分析永磁同步电动机的结构特征以及磁场的回路特征。利用永磁同步电机的转动角速度,得出其运动模型。基于定子电感和电阻,求取绕组为对称状态下转子的状态方程。将电机的角位置引入到该状态方程中,得出永磁同步电动机的全阶数学模型。以此全阶数学模型为基础,计算出永磁同步电动机角位置的三阶模型。构造三阶反馈控制器,通过目标角位置求取电机的输入电压,以控制其角速度。采用滑模观测器与所设计的方法对目标角位置和角速度进行跟踪测试。结果表明:该方法的跟踪效果优于滑模观测器,能够更准确地跟踪目标角位置和角速度,可对永磁同步电动机的角速度进行准确控制。     

基于新型DSP的无位置传感器永磁同步电动机全数字控制系统

介绍了一种采用DSP芯片TMS320LF2407实现的无位置传感器永磁同步电动机全数字控制方案.给出了转子位置、速度估计及其误差补偿算法.该系统充分利用了DSP端口资源丰富,运算速度快的特点,使系统结构简单、有效.实验表明系统获得了良好的控制性能.     

基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对传统滑模观测器在估计转子位置和转速时存在的抖动问题,分析研究了一种新的滑模趋近律,并提出了一种基于变趋近律滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器控制方法。通过扩展滑模电流观测器方程,将滑模观测器与变趋近律相结合,为转子转速和位置的估计提供了新的思路。同时,建立了基于该方法的无位置传感器矢量控制系统。仿真和结果分析验证了该方法的可行性。该观测器能很好地跟踪转子的实际位置,动态响应快,有效地抑制了系统的抖振。     

永磁同步交流伺服电机机电耦合动力学建模与仿真

利用伺服电机参数,在建立电路和机械能量方程的基础上,应用拉格朗日-麦克斯韦方程,通过Park变换,将三相定子参考系的拉格朗日-麦克斯韦方程变换到两相转子参考系.推导了便于实施控制的永磁同步伺服电机两相转子参考系的机电耦合动力学方程.该机电耦联动力学建模方法不需测量电动机的磁路尺寸,只要测量电动机dq0坐标系绕组电感和永磁体磁链的幅值就可直接列出微分方程,推导简洁高效,便于应用.通过对伺服电机机电耦合动力学的仿真,验证了伺服电机的机电耦合动力学建模正确;电机的速度和电流控制器设计合理.     

大小磁极分布对永磁同步电主轴齿槽转矩脉动的影响

永磁同步电主轴在数控机床领域中应用越来越广泛,为了保证其精度,需降低齿槽转矩。针对永磁同步电主轴大小磁极不同个数和不同安装位置对齿槽转矩脉动的影响进行了研究。在阐述齿槽转矩产生机制和削弱方法的基础上,建立了永磁同步电主轴运动电磁场有限元模型,分别对永磁同步电主轴大小磁极的不同个数和不同安装位置的齿槽转矩进行了仿真。最后,利用MATLAB对仿真所得的数据进行计算、分析和对比。结果表明:适当的大小磁极个数和安装位置可有效地削弱永磁同步电主轴的齿槽转矩脉动。     

磁悬浮永磁直线电动机悬浮系统模糊 PID控制器的设计

为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组,可以实现推力与悬浮力的解耦,进而实现对电动机悬浮子系统的独立控制.针对悬浮子系统为非线性被控对象以及存在不确定性未知扰动的特性,设计模糊PID控制器,并将其应用到悬浮子系统位移环中,以满足悬浮系统控制高精度、高鲁棒性的要求.仿真结果表明:该控制器能起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性.     

基于电感法的微型BLDCM控制系统建模与仿真

对于微型BLDCM在负载较大和低速运行的场合,采用传统无位置传感器控制技术出现启动反转和启动困难的情况,首先根据安培环路定理分析相电感与转子位置的关系。通过施加一定顺序的电压矢量,设计了一套根据其电流响应来判断转子位置的方法;然后使用Matlab/Simulink搭建控制系统模型,并进行仿真。实验结果表明:采用此方法,微型BLDCM可以在较大负载的情况下从任意位置无反转启动,并且可以低速运行。     

弯曲转子系统的模态动平衡方法研究

针对具有初始弯曲转子系统的动平衡,提出一种基于模态平衡的单平面加校正量的方法.算例验证结果表明:该方法可以在转子系统一阶临界转速左右及以下的转速范围内很好地平衡转子系统的初始弯曲,而且在该转速范围内也能很好地平衡转子系统可能同时具有的质量不平衡.但在用该方法平衡转子系统的初始弯曲时,由于在不同转速下所求得的校正量是不同的,所以从严格意义上来说,每一个校正量只能平衡相应的一个转速,但可以结合采用转子系统自动平衡头来达到比较完善的动平衡效果.     

Laser based optical sensor for vibration measurements

This paper presents a technique for detection and measurement of vibrations especially in machine design. This technique makes use of a He–Ne laser and has decisively an edge over the conventional methods, which have certain limitations regarding their vibration measurements due to their contact nature. However, in the present study, the method used is a non-contact one. In this case, the measurements include variation of voltage amplitude with rotor speed and variation of vibration frequency with rotor speed. Calibration studies are also conducted.     

基于四阶累积量MUSIC法的感应电机无传感器速度估计

从感应电机定子电流频谱中提取转子槽谐波,并求得电机的转速,传统采用FTT技术,但其自身存在如频率分辨率低、抑制噪声能力弱等一些缺点。提出一种采用基于四阶累积量的MUSIC法从异步电动机定子电流频谱中提取转子槽谐波频率,进而准确估计电机转速的新方法。MUSIC法具有高频率分辨力和强大的微弱谐波检测能力,加之高阶累积量可以有效地抑制噪声,基于四阶累积量MUSIC法非常适用于感应电机转子槽谐波提取。实验结果表明,基于四阶累积量MUSIC法可以正确提取转子槽谐波频率,准确估计出电机转速,尤其在频率分辨率和抗噪声上比FFT法具有较好的优越性。     

基于TMS320F2812的永磁同步直线电机伺服控制系统设计

研究永磁同步直线电机在id=0动子磁场定向矢量控制策略下的三闭环伺服控制系统设计,对动子初始磁极位置采用逐渐逼近的方法进行检测,并搭建了软硬件系统,进行相应的实验,实验证明系统动子初始磁极对位准确,具有良好的动态性能和控制精度.     

高速切削在叶片模具制造中的应用

叶片锻造模具因为叶片形状复杂,变截面、变弦长、有扭角,且叶片材料一般为材质优、价格昂贵难变形的材料,锻造时模具在分模面处容易出现塌陷,常需修整模具。通过对高速切削加工模具与传统工艺加工模具比较得出高速切削具有以下优点:提高加工效率,取代电火花加工,取代钳工钳修,提高了模具的使用寿命,以及只需降低模具的分型面,就可以修整模具。     

机床磁悬浮主轴的变结构控制——Backstepping方法

本文基于机床磁悬浮主轴的非线性模型,采用反演设计的方法,提出了一种非线性的控制策略,电磁机械系统的反演变结构控制。在对主轴转子位置、速度及电流进行测量的基础上,控制器解决了主动磁主轴控制中存在的非匹配不确定性问题,实现了鲁棒镇定,仿真实例证明了控制器的有效性     

数控机床永磁同步电动机无位置传感器的直接转矩控制

在PMSM直接转矩控制系统中,通常需要转子位置信息来实现电机换相运行,难以用于一些特定的PMSM无位置传感器控制中。提出一种采用定子高频脉冲磁链注入实现PMSM无位置传感器直接转矩控制方法,设计基于电流模型的电磁转矩和定子磁链观测器,只需要实测电流信息就可以实现高、低转速通用控制。进一步为了实现磁链和转速的在线辨识,设计PMSM转子位置和转速观测器,并设计磁极判断判据,提高观测器观测精度,最后通过实验验证了所提方案的有效性和可行性。     

交流伺服系统无速度传感器矢量控制研究

为保证控制精度,降低制造成本,研究了一种无速度传感器矢量控制交流伺服系统。该控制系统采用id=0矢量控制策略,PWM采用空间矢量PWM(SVPWM)技术以提高控制性能;同时设计了模型参考自适应系统(MRAS)对电机转子速度/位置进行估算,实现无速度传感器控制。数字仿真试验验证了所设计的伺服系统跟踪定位能力强,鲁棒性好,速度/位置估算精度高。     

组合机床交流主轴伺服系统全数字检测研究

文章提出了一种数控机床交流主轴伺服系统电机转子磁链位置角和转子速度的检测方法,并结合DSP TMS320LF2407A推导出其数字实现算法.该方法充分利用了DSP片内资源,在不增加编码器分辨率的基础上获得较高的位置检测精度,降低了系统成本.实验结果证明了这种检测方法的精确性和实用性.