直接磁悬浮直线电动机的三维分析及优化设计

为了消除直线电机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种靠自身产生的磁悬浮力来解决数控机床进给系统悬浮问题的直接磁悬浮永磁直线电动机.采用四面体等参元来建立电机三维场中的基本方程,利用Maxwell3D软件建立瞬态三维有限元分析模型,得到了电机的推力与悬浮力,证明了该直接磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生可控的推力和悬浮力.实验结果表明,通过对电机动子尺寸进行优化设计,可以有效地降低电磁力的波动.     

磁悬浮永磁直线同步电动机的有限元分析

针对数控机床直线电动机驱动系统中动子与导轨之间的摩擦问题,提出采用直接磁悬浮永磁直线同步电动机实现无摩擦进给的方法.该电动机的动子上有两套绕组,一套为推力绕组,用于产生电磁推力;另一套为悬浮绕组,用于产生可控的磁悬浮力.采用Maxwell应力张量法推导了电动机的电磁推力和悬浮力的数学模型,并采用Ansoft对不同永磁材料电动机的电磁推力和磁悬浮力进行有限元分析.计算结果验证了数学模型的正确性,证明了采用磁悬浮双绕组永磁同步电动机实现无摩擦进给的可行性.     

神经网络PID控制在永磁直线同步提升系统中的应用

在建立永磁直线同步电动机数学模型的基础上,分析了伺服控制系统的控制要求,结合神经网络和PID控制的特点,设计出了永磁直线同步电动机提升系统的控制系统.仿真结果表明,此控制系统对系统参数变化和外部扰动具有很强的鲁棒性.     

进给机构磁悬浮系统的解耦控制分析

进给机构的磁悬浮系统由于结构的特点在进给运动中存在着水平y方向及垂直z方向的磁力和位移耦合现象．为此,分析推导了该磁悬浮系统的动力学方程,建立了相应的磁悬浮控制系统的状态方程．理论分析计算及仿真结果表明：通过采用状态反馈结合输入变换,可以使原来包含着变量间耦合的复杂控制系统实现解耦控制,简化了磁悬浮系统的控制过程,有利于提高进给机构运动的平稳性和定位精度．     

基于场路耦合法的永磁同步电机数字控制系统设计和分析

针对电机控制系统中电机与控制器相互耦合对系统设计精度带来的影响，提出了一种永磁电机控制系统设计新方法，该方法基于永磁同步电机（PMSM）数学模型，建立完整的电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向控制策略的控制系统模型，通过场路耦合法进行协同仿真分析，仿真结果可精确反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性，同时转矩和转速良好的动、静态响应可满足控制系统高性能的要求.进而建立了与仿真系统完全对应的永磁同步电机实验系统，实验结果与仿真结果完全吻合，表明该设计分析方法的正确性，为实际永磁电机系统的设计分析提供了实施途径.     

神经网络PID控制在永磁直线同步提升系统中的应用

在建立永磁直线同步电动机数学模型的基础上,分析了伺服控制系统的控制要求,结合神经网络和PID控制的特点,设计出了永磁直线同步电动机提升系统的控制系统．仿真结果表明,此控制系统对系统参数变化和外部扰动具有很强的鲁棒性．     

永磁同步电机直接转矩模糊控制技术

针对同步电机控制系统非线性、强耦合以及模型不确定等特点,提出了基于模糊控制策略的直接转矩控制方法.利用MATLAB/SIMULINK软件对永磁同步电动机直接转矩模糊控制系统进行仿真分析,建立了定子坐标系下永磁同步电动机控制系统的数学模型.对永磁同步电动机直接转矩控制进行了理论分析,并将模糊控制技术应用于控制系统中.给出了同步电机直接转矩控制的仿真结果,分析结果表明,该系统采取的模糊控制策略有效地改善了系统的控制性能.     

PMLSM直接驱动工作台的机电耦合有限元建模

由于使用永磁直线同步电动机直接驱动,直线滚动导轨支承的进给工作台的动力学特性对超精密数控机床的加工精度会产生直接影响.以工作台和电动机动子作为研究对象,利用拉格朗日-麦克斯韦方程建立工作台系统的机电耦合动力学模型.采用有限元方法计算出永磁直线同步电动机的推力和法向力,对工作台模型进行模态分析与电磁力作用下的谐响应分析,得到工作台系统的模态参数和水平、垂直两个方向的频响曲线.通过分析频响曲线可对工作台的振动进行预测,为工作台系统优化设计和优化控制提供了依据.     

基于模糊控制的变参数PMLSM垂直运输系统的研究

针对垂直运动永磁直线同步电动机在实际运行过程中电机参数的变化情况,建立了电动机的变参数数学模型,并把模糊控制策略引入到控制系统中,实现电机的三闭环控制。利用Matlab软件建立系统的整体仿真模型,仿真实验结果表明,和PI控制比较,引入模糊控制策略的系统具有良好的控制特性,有效地提高了永磁直线电动机垂直运输系统运行的稳定性和可靠性。     

垂直运动永磁直线同步电动机的动态仿真研究

应用MATLABSIMULINK工具箱 ,结合永磁直线同步电动机 (PMLSM)的“四层线形”磁场模型 ,在A B C坐标系统中建立了一个适用于仿真垂直运动永磁直线同步电动机动态过程的数学模型 ,在此基础上进行了对垂直运动永磁直线同步电动机动态仿真研究 .     

Control of magnetic levitation positioning stage with an eddy current damper

To enhance the system damping,a permanent magnet set which served as an eddy current damper was added to the magnetic levitation positioning stage which consists of a moving table,four Halbach permanent magnetic arrays,four stators and displacement sensors.The dynamics model of this stage was a complex nonlinear,strong coupling system which made the control strategy to be a focus research.The nonlinear controller of the system was proposed based on the theory of differential geometry.Both simulation and experimental results show that either the decoupling control of the movement can be realized in horizontal and vertical directions,and the control performance was improved by the damper,verifying the validity and efficiency of this method.     

直线电机悬浮平台的L2鲁棒控制

永磁直线同步电机（PMLSM）悬浮平台系统的水平推力和法向力之间存在非线性耦合,且易受负载扰动和参数变化等不确定性因素的影响.为了解决上述问题并实现准确定位,在系统非线性数学模型的基础上,对水平轴和竖直轴均设计了PD位置控制器与L₂速度控制器,将解耦与扰动抑制转化为L₂速度控制器的设计问题.仿真结果表明,该方法设计的系统实现了水平方向和竖直方向的直接动态解耦,并且对负载扰动和参数变化具有很好的鲁棒性.     

基于电压前馈解耦的地铁永磁同步电机矢量控制研究

针对传统矢量控制系统中电流环使用PI调节器忽略交直轴电流耦合的问题,采用以d-q轴反馈电流和反馈速度为输入的电压前馈解耦单元,并将经过d-q轴电流调节器的输出作为补偿电压,与电压前馈解耦单元构成复合控制系统。在MATLAB/SIMULINK仿真软件下,搭建永磁同步电机矢量控制系统和电压前馈解耦模型,仿真分析在地铁牵引、惰行、制动3种工况下有负载扰动时的运行情况。仿真结果表明:与传统PI控制器相比,基于电压前馈解耦的PI控制器能使系统具有更好的动态性能。     

基于模糊控制的永磁同步电机调速系统仿真研究

通过对永磁同步电机的数学模型的分析,结合矢量控制原理,建立永磁同步电机矢量控制调速系统仿真模型,针对被控对象的的非线性,强耦合,参数时变等特性,引进模糊控制策略,并设计模糊自适应PID控制器应用其中,以验证控制方法的有效性。仿真结果表明,与传统PID相比,模糊PID具有响应速度快,超调量小,抗扰能力和鲁棒性强等优点,能够更好的提高永磁同步电机的调速性能。     

基于前馈补偿的模糊PI永磁同步电机调速系统

针对永磁同步电机在负载突变或受干扰时存在鲁棒性差、抗干扰性能不足等问题,提出一种基于前馈补偿的永磁同步电机模糊PI控制调速系统。此系统将电机联结轴的摩擦力、负载所需要的力矩以及负载惯量所产生的力作为总扰动,建立扰动前馈模块,将总扰动辨识出来,并且补偿到速度环上,可以很好地解决在电机负载变化时,电机的响应速度无法跟上系统的问题。对比模型的仿真结果表明,基于前馈补偿的模糊PI永磁同步调速系统具有较好的抗干扰性能和鲁棒性。     

基于SVPWM控制策略的PMSM驱动系统

在详细研究空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modlulation,SVPWM）基本原理和实现方法的基础上,分析了永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）的矢量控制策略,在Matlab/Simulink环境下建立基于SVPWM控制策略的转速和电流双闭环永磁同步电机调速系统仿真模型,并进行实验仿真;以英飞凌单片机XC2267为硬件驱动进行永磁同步电机SVPWM控制策略的实验验证,利用CAN总线分析仪对电机运行状态进行检测。仿真和实验结果表明了SVPWM控制策略在永磁同步电机驱动系统应用中的有效性,为相关电机控制系统的设计和调试提供了相应思路。