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(毕业设计图纸全套)交流永磁直线电机及其伺服控制系统的设计(含说明书) (毕业设计图纸全套)交流永磁直线电机及其伺服控制系统的设计(含说明书)

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《(毕业设计图纸全套)交流永磁直线电机及其伺服控制系统的设计(含说明书)》修改意见稿

1、“.....当时,上式为本永磁直线同步电机采用平板式结构,初级为三相分布绕组,次级为交替排列的永磁体。初级通入三相对称交流电时,产生的行波磁场和次级磁场相互作用产生直线推力。采用矢量控制策略,轴的电流分量和轴的电流分量之间的空间矢量夹角始终是,因此电机推力与近似成正比关系。.交流永磁直线同步电机的矢量控制永磁同步电机矢量控制的方法有控制控制最大转矩电流控制恒磁链控制等。控制可以降低与电机匹配的变频器的容量,适用于大功率交流同步电机调速系统。恒磁链控制可以增大电动机的最大输出转矩。比起控制,输出转矩要大倍。对于最大转矩电流控制,电机在输出力矩满足要求情况下定子电流最小,可以减小铜耗,提高效率,有利于逆变器开关器件的工作。是种比较优异的电流控制方法。但是,该控制方法运算复杂,运算量比较大,需要高性能的控制器方可胜任。对于控制,转矩只受定子电流轴分量的影响......”

2、“.....对于要求产生转矩定的情况下,需要的定子电流最小,可以大大降低铜耗,提高效率,而且本直线电机属于中小功率类型,所以我们采用这种最常用最简单的控制方法。对于控制方法的实现,又可以分为电压前馈解耦控制和电压反馈解耦控制。电压前馈解耦控制是种完全线性解耦控制方案,可使完全解耦。但为获得该控制结果,必须实时检测电机速度与,并做和的乘法运算。由于测量精度和微处理器运算速度问题,其电流控制方案的实时性很难保证,从而要做到完全解耦很困难。电流反馈解耦控制是种近似的解耦控制,只要适当处理,可以使永磁同步电机在动态静态过程中获得近似解耦,能够得到快速高精度的转矩控制,且控制电路简单,实现方便,是目前普遍采用的电流解耦控制方法。本系统的电流控制采用电流反馈解耦控制方法。本课题采用全数字矢量控制算法。位置环速度环电流环三环控制,其中三个闭环以传统的控制来实现。到目前为止......”

3、“.....因为控制有如下优点.控制原理简单,使用方便,并且已经形成了套完整的参数设计和参数整定的方法,比较容易掌握.控制算法蕴涵了动态控制过程中过去现在和将来的主要信息。通过比例系数积分时间常数和微分时间常数的适当调整,可以达到良好的控制效果.控制适应性强,可以广泛应用于各个方面.控制鲁棒性较强,也就是说控制品质对控制对象特性的变化不十分敏感.可以根据不同的需要,针对自身的缺陷进行改进,并形成了系列改进的算法。矢量变换控制理论基本思想是在普通的三相交流电动机上设法模拟直流电动机转矩控制规律,在磁场定向坐标上,将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量。并使两分量相互垂直,彼此独立,分别进行调节。对直线电机来说,初级的三相电压相构成了三相初级坐标系轴系,其中的三相绕组互差,如图所示。在直线电机中互差的意义就是在水平方向上互差极距......”

4、“.....故又设定两相初级坐标系轴系,由三相初级坐标系到直角坐标系转换称之为变换,见公式。由直角坐标系到三相初级坐标系的转换称之为逆变换,见公式。从静止坐标系到旋转坐标系的变换是矢量控制的精髓所在,称之为变换,见公式。反之称为逆变换,见公式。是轴与轴的夹角。以旋转电机的变换理论为基础。从直线电机与旋转电机各部分结构组成来看,此处直线电机动子相当于旋转电机定子,反之直线电机定子相当于旋转电机动子。所以在旋转电机中旋转坐标系固定在动子上,旋转坐标系随着电机转子起同步旋转。而在直线电机中,由运动的相对性原理,动子的直线运动,可理解为定子相对于动子作反方向直线运动,因此“旋转坐标系”实际上此坐标系是直线运动的,应称之为直线运动坐标系则固定在定子上,和定子起相对于动子作直线运动,如图所示。此时,直线电机动子向右作直线运动,其定子则相对于动子向左直线运动......”

5、“.....动子内部的行波磁场相对于动子本身是向左运动,这样站在固定在定子上的坐标系上观察此同步电机的行波磁场则是静止的。于是让轴位于次级永磁体极轴线上,轴则超前轴,也就是极距的。由直线电机运动时动子所处的位置决定。由光栅信号即可测得该数据。在旋转同步电机中,电角度是角速度的时间积分,然而在直线同步电机中,电角度就是动子线速度的积分,公式如下公式中,负号代表电角度的增加方向与动子自身的磁场运动方向相反,是同步电机的未运行之前的电角度,表示极距。整个矢量控制的原理图如图所示.脉宽调制技术交流永磁直线电机及其伺服控制系统的设计摘要离子切割电火花加工等设备也开始应用直线电机。因此,高推力直线电机有着非常广阔的应用前景!直线电机伺服控制系统的研究综述目前旋转电机的伺服控制系统已经是很成熟的产品了,但作为种直线电机进给系统,主要技术还局限于国外的几家大公司......”

6、“.....沈阳工业大学直线电机的控制算法及伺服控制系统进行了相关的研究取得定的成果。针对高速进给系统用永磁直线同步电机的伺服控制系统,要提高其性能就要从直线电机结构和电气控制两方面着手研究,这包括理论研究和试验研究。.从直线电机的理论设计上提出改进直线电机的性能永磁直线同步电机由于采用永磁体励磁,在有槽电机中会产生推力波纹齿槽效应和端部效应。为了减小推力波纹,应使永磁同步直线电机的初级电流和空载反电势波形尽量接近正弦形。构造正弦波形气隙磁密或选择合适的次级磁铁形状及布置方式都能使初级反电势波形接近正弦波形。提高电机推力密度的同时如何减小齿槽力是永磁直线电机要解决的问题,研究表明通过优化永磁体极距宽度采用磁钢斜排增大气隙采用无槽结构优化铁心长度等措施可以减小或消除齿槽力,但些措施的采用会造成其它性能的减弱。为了研究端部效应对电机性能的影响......”

7、“.....减小端部效应可以从结构如加入补偿绕组改变端部形状和控制端部效应补偿两方面采取措施。.从伺服控制器的设计上改进直线电机的性能伺服控制系统是直线电机设计中的另个重点和难点。这是因为直线电机伺服系统运行时直接驱动负载,这样负载的变化就直接作用于电机外界扰动如工件或刀具质量切削力的变化等,也未经衰减就直接作用于电机电机参数的变化也直接影响着电机的正常运行直线导轨存在摩擦力直线电机还存在齿槽效应和端部效应。这些因素都给直线电机的伺服控制带来困难,在控制算法中必须针对这些扰动寻求相应的抑制或补偿方案,否则系统的稳定性很难保证。总的来说,直线电机伺服控制系统的设计应满足以下目的稳态跟踪精度高动态响应快抗干扰能力强鲁棒性好。不同的直线电机及其应用的场合对控制算法也有不同的要求,所以应根据具体情况采用合适的控制算法。适用于伺服控制系统的微机主要有微处理器单片机和数字信号处理器......”

8、“.....伺服控制系统逐渐迈向全数字化控制单元。其中年代推出的和系列单片机,尤其是近几年迅速发展的含有高速数字信号处理器的控制芯片为伺服控制系统提供了高性能的硬件平台,能够满足现代控制算法的实现和实时控制要求。基于上述控制芯片能够实现复杂的控制,目前直线电机伺服控制系统采用的控制策略分析如下.传统的控制策略传统的控制策略如反馈控制解耦控制等,在交流伺服系统中得到了广泛的应用。其中控制算法蕴含了动态控制过程中的过去现在和将来的信息,其配置几乎为最优,具有较强的鲁棒性,是交流伺服电动机驱动系统中最基本的控制形式,其应用广泛,并与其它新型控制思想结合,形成了许多有价值的控制策略。在要求实现微精进给高速与超高速运行的高性能伺服系统中,滞后因素的影响将变的突出,预估器与控制器并联,可以使控制对象的时间滞后得到较好的补偿,这样在设计控制器时就不必考虑对象的时滞影响......”

9、“.....在直线永磁交流伺服电机系统中存在着多个电磁变量和机械变量,在这些变量之间存在较强的耦合作用,为了提高控制效果,在交流伺服系统中通常要求实现矢量控制,矢量控制就是将三相电流矢量分解为两个独立的电流分量,以实现单独控制。般是使磁场分量为零,使输出力与交轴电流具有线性关系。电流矢量与速度反馈回路也有耦合作用,在动态过程中,可以采用解耦控制算法加以解决,使各变量间的耦合减小到最低限度,以使各变量都能得到单独的控制。.现代控制方法随着科学技术的发展,对各种机械零件的加工精度要求愈来愈高,必须考虑控制对象参数乃至结构的变化非线性的影响运行环境的改变以及环境干扰等时变的不确定因素,才能得到满意的控制效果。在实际应用需求的呼唤下,在计算机高速度低成本所提供的良好物质条件下,系列现代控制方法应运而生,并应用于实际中......”

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