直线电机系统的开发研究与应用

由清华大学完成的"直线电机系统的开发研究与应用"课题,在控制系统方面,构建了专用高推力永磁交流直线电机全数字伺服驱动控制的软硬件平台,实现包括位置环、速度环和电流环在内的全数字闭环控制,实践推力波动及伺服控制系统相关参数的辨识算法,探索克服高推力永磁交流直线电机固有的端部效应和齿槽力的补偿控制算法,最终完成高推力永磁交流直线电机的高精度全数字伺服驱动控制器的实验平台和原型样机.     

永磁直线同步电机电流环矢量控制PI参数研究

永磁直线同步电机由于自身的结构特点,在驱动过程中会产生推力波动,严重影响电机的控制精度。电流环作为矢量控制系统的最内环,其控制结构参数的变化将直接影响电机的q轴响应电流。对PMLSM伺服控制系统的电流环PI矢量控制结构进行了理论分析,通过改变其PI参数对电机的响应过程进行了实验验证,获得了电机的q轴响应电流曲线,继而分析了响应电流对电机电磁推力波动的影响。     

一种偏心拨杆数字阀用位置伺服控制驱动器的设计

为解决传统数字阀驱动复杂、可靠性低、控制驱动器体积大等问题,设计了一种偏心拨杆数字阀用位置控制驱动器。该控制驱动器以STM32F103RET6作为控制核心,以LMD18200智能模块作为驱动单元,采用模拟霍尔位置传感器检测电机转角位置,通过控制有限转角电机,进而实现对偏心拨杆数字伺服阀的驱动。介绍了伺服系统的总体方案、系统硬件、软件设计及控制算法,并对系统样机进行了试验。试验证明,该伺服控制驱动器集成度高,体积小,能够实现高精度、高动态的位置伺服控制。     

高速机床的交流直线电机进给驱动系统

针对交流永磁同步直线电机进给驱动系统和交流异步直线电机进给驱动系统两种典型零传动进给系统，阐述了直线电机进给驱动系统的总体结构、运行与控制原理，给出了其控制方法和驱动控制系统的实现方案。     

基于DSP的AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统

在对AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统数学模型进行研究的基础上,针对直线电机位置伺服控制系统要求有较好的位置跟踪性能的特点,提出了基于对象模型的位置前馈跟踪控制策略。研制出了基于数字信号处理器DSP的直线电机位置伺服控制系统,即位置环为数字控制,由DSP完成,用于实现位置前馈跟踪控制算法和较高的位置控制精度。实验结果:仿真曲线和实验曲线基本吻合。     

全数字交流伺服控制系统速度反馈环设计

通过对PMSM交流伺服控制进行建模,着重仿真研究了全数字交流伺服控制系统中的速度反馈环设计,提出高低速设计的区别,利用Matlab对速度反馈环滞后效应进行了仿真研究,提出了相关设计要点。     

基于DSP的全数字交流伺服驱动器设计

首先简要叙述了永磁同步电动机(PMSM)的矢量控制原理，然后介绍了一种全数字交流永磁同步电机伺服驱动器的软硬件组成及设计方案，系统采用专用电机控制的TMS320LF2407数字信号处理器为核心的控制电路，以智能功率模块构成主电路，具有结构紧凑、设计简单合理、控制灵活等特点。     

永磁同步直线电动机伺服刚度测试实验研究

为了研究控制系统参数对平板式三相交流永磁同步直线电动机（Permanent Magnet Linear Synchronous Motor，简称PMLSM）的影响，采用瞬态激振的方法测试直线电动机的伺服刚度，并在样机上完成实验。实验结果表明，直线电动机的伺服刚度只受位置环比例增益的影响较大，而其它的控制参数对伺服刚度幅值影响不大。设置好伺服系统各控制参数，为高性能直线电动机伺服控制器的改进设计提供了客观依据。     

基于DSP的交流伺服控制系统

提出了一种全数字交流伺服驱动器的软硬件设计与实现方案,系统核心控制部分采用TI的电机专用控制芯片TMS320F2812,功率电路则采用一体化智能功率模块 (ASIPM) 构成.给出了系统的实验结果,表明了该系统具有动态性能好、控制精度高的突出优点.     

永磁交流同步直线电机位置伺服控制系统设计

分析了永磁交流同步直线电机的数学模型和控制要求,对4种典型的位置控制器进行了比较研究,对扰动观测器的结构进行了改进和参数调整。在此基础上,提出了基于扰动观测器的加速度反馈位置伺服控制系统。理论分析和仿真实验证明,此控制系统适于永磁交流以同步直线电机的控制。     

一种自动送料机的机械结构设计与伺服驱动控制

所设计的一种自动送料机采用了液压传动和滚珠丝杠传动等多种传动结构,整机采用松下MHMD022G1U永磁同步交流伺服电机及MADHT1507E全数字交流永磁同步伺服驱动装置作为运动控制装置,利用西门子226PLC作为程序控制设备,可以实现设备的良好运行控制。     

风电变桨直流伺服驱动器的设计

基于风力发电变桨系统的需求,分析了永磁直流伺服电机的调速原理,提出了永磁直流电机控制策略,并研究建立了全数字直流伺服控制系统。选用TI公司的TMS320F2812 DSP作为控制核心,介绍了该伺服驱动器的主功率电路和控制电路硬件设计、实现方法以及整体软件架构和具体实现流程。通过旋变解码试验和动态调速试验,验证了全数字直流伺服控制系统的整体设计。     

交流伺服驱动器在DVT机床上的应用

ECODRIVE03DKC交流伺服驱动器是德国博世力士乐公司推出的全数字伺服驱动控制器,此类控制单元即可与力士乐数控系统一起使用,作为全数字控制,也可以作为单独的伺服单元用在普通的机床上作为位置控制，并且在普通机床上可以实现手轮对刀功能。这是以往国内普通机床所不具有的功能，这种控制，大大方便了工件的找正及对刀过程，对提高普通机床的使用效率是质的飞跃。下面以我公司生产的DVT机床为例，介绍一下ECODRIVE03DKC交流伺服驱动器的应用实例。     

DSP在交流伺服控制器IRMCK201中的应用

分析了交流伺服控制芯片IRMCK201的功能及以IRMCK201为核心组建的交流伺服控制系统，详细说明DSP在以IRMCK201为核心的全数字交流伺服控制系统中的应用方案、工作原理和软件设计。实验结果表明，方案设计合理，稳定可靠，能使交流伺服控制系统获得十分良好的性能。     

曲柄伺服压力机数字化仿真系统开发及应用

为了在减少人力物力的同时给设计和优化曲柄伺服压力机的机电一体化系统组成提供方案及可行性参考,采用Simulink语言开发了曲柄伺服压力机的数字化集成仿真系统,并基于该仿真系统进行了虚拟制造的应用分析。集成仿真系统由运动控制、大功率电驱动、机械传动机构三部分组成。运动控制部分设计了恒速、变速驱动的工作模式;电驱动部分引入基于电子飞轮的永磁交流伺服系统和电机组合,其中永磁交流伺服系统采用速度外环、电流内环两环控制结构的矢量控制策略,引入变参数积分分离的PI调节器;机械传动机构采用曲柄连杆机构。分析结果表明,在同一冲压速度下,伺服压力机的加工效率采用变速驱动工作模式会比恒速驱动模式高,且在一个工作周期内采用变速驱动时驱动系统更加节能,从而为进一步提高曲柄伺服压力机的制造效率提供了依据。     

高速数字信号处理器控制的电主轴永磁同步电机交流伺服驱动系统

介绍一种用高速数字信号处理器（DSP）控制的全数字化电主轴永磁同步电机交流伺服驱动系统。根据矢量变换理论和弱磁控制理论，提出一种高效精确的定子电流矢量控制策略。通过对电主轴各种运行情况进行计算机仿真研究，得出一些重要结论。     

基于伺服电流与切削力关系的间接测量技术研究

分析了切削加工过程,依据三相永磁同步交流伺服电机矢量控制原理,提出伺服电流间接监测切削力的测量方法,并提取了反映切削力变化的电机电流信号特征参数.基于转矩模拟平台、霍尔元件,设计并搭建电磁转矩-进给伺服电流实验平台,进行伺服电流与转矩关系测量实验,研究实时监测进给伺服驱动单元的电流信号.     

FANUC-0i数控系统在车铣床技术改造中的应用

介绍了FANUC-0i数控系统与交流伺服电动机调速驱动系统在全闭环控制中所实现的宽的调速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及高定位精度等良好的技术特性；用FANUC交流伺服进给系统完成了主轴分度定位控制的高性能数控机床的改造，并完成了硬件和软件的设计与调整，使该SC55立车具有高性能的多种工作模式，实现了车削与铣削为一体的两种控制方式，完成了数控与电气控制系统的技术改造。     

机床进给用永磁同步直线伺服单元的设计与实验研究

在与其他形式电机比较的基础上，研究了满足数控机床要求的永磁同步直线电机电磁结构设计和伺服控制系统的软硬件开发，解决了直线电机性能实验加载、与速度相关的参数记录等问题，对研制开发的实验样机进行了性能测试，特别给出了定位力的实验方法和测试结果，测试结果表明所开发的样机具有较好的性能。     

伺服电机驱动定量泵液压源系统的恒功率特性

在定量泵液压系统中,将变频技术与恒功率控制相结合,利用永磁同步伺服电动机、交流伺服驱动器和齿轮泵构成一种除恒功率变量泵之外的新型的恒功率液压源系统,根据负载压力的变化,通过变频调速调节电机转速,以达到调整系统输出流量的目的,最终完成恒功率控制。该液压源系统具有结构简单、成本较低等特点,并将电信号传输速度快和恒功率控制的节能等优点集于一体。实验结果表明液压源系统具有较好的恒功率特性。