罗云飞[1]2004年在《基于DSP的直线同步电机磁场定向控制系统》文中研究说明本论文主要研究基于高速数字信号处理器(DSP)的直线同步电机数字控制系统的原理、控制、仿真建模和系统实现。 论文首先对交流调速控制系统中的磁场定向控制和PWM技术进行了详细分析，比较了正弦PWM调制和空间电压矢量方式的优缺点，再对直线同步电机的基本理论和一些特性进行了分析和研究，建立了d-q轴系下的直线同步电机的数学模型，然后利用SIMULINK建立了直线同步电机及其控制系统的模型，并基于该模型进行了电机暂态和稳态过程仿真，仿真结果表明该闭环控制系统的静、动态性能良好，具有较高的可靠性。 本文最后详细介绍了基于DSP的磁场定向控制系统的硬件电路和软件设计过程，给出了系统软件设计流程图，用汇编语言编写了整个控制系统的软件，通过软件仿真，结果表明软件设计正确，运行可靠，并对硬件电路进行了调试，硬件电路工作正常。
杨文杰[2]2009年在《磁浮列车直线同步电机无位置传感器控制研究》文中认为牵引控制系统是高速磁悬浮列车四大子系统之一,基于磁场定向控制理论的牵引力控制又是牵引控制系统的核心技术,针对长定子直线同步电机的工作特点,依据同步旋转电机的磁场定向控制理论,推导出了转子磁场定向控制理论用于长定子直线同步电机时的数学模型。本文在matlab7.0/simulink环境下,首先按照LSLSM的数学模型搭建了LSLSM电机模块,构建了LSLSM转子磁场定向控制系统的速度和电流双闭环仿真模型,对有位置转子磁场定向控制进行了仿真研究;接着建立圆弧形直线同步电动机的转子磁场定向控制方案,搭建了一套基于DSP的转子磁场定向控制试验平台,实现了速度、位置双闭环控制运行;仿真和实验结果表明该闭环控制系统的静、动态性能良好,是一种很好的交流调速方式。为了降低成本、提高系统稳定性,交流电动机无机械传感器(Sensorless)调速控制一直是电工技术领域的研究热点。目前无机械传感器技术大致可分为以下叁类:1、反电动势积分法;2、观测器法;3、谐波检测法。本文对滑模变结构控制无传感器技术进行了仿真研究和深入分析。得出该算法低速性能不佳,最好采用低速有位置传感器,高速无位置传感器混合控制方式。同时,结合实验室的圆弧形直线同步电动机的特性,实现了低速有位置传感器,高速无位置传感器混合控制运行。最后得出结论和后续工作展望。
杨伟民[3]2007年在《基于EKF的永磁直线同步电机无位置传感器控制研究》文中研究指明传统的进给系统越来越不能满足超高速、高精密机械加工的要求，而永磁直线同步电机直接驱动技术以高速、高精密、快响应、大行程等优异的特性，在高速、高精密机械加工设备中得到了广泛的应用。永磁直线同步电机直接驱动系统省去了中间传动环节，系统的各种扰动直接作用于电机，因此对控制系统提出了更高的要求。而传统的带位置传感器的控制系统存在诸多缺点，因此研究成本低、性能良好的无位置传感器控制系统成为近年来的一个研究热点。本文的研究目的就是要实现永磁直线同步电机的无位置传感器控制。本文研究了永磁直线同步电机无位置传感器的矢量控制，并建立了相应控制系统的模型。系统研究了无位置传感器控制中关键的位置和速度估计问题。在分析、比较各种估计算法的基础上，提出了基于EKF的位置和速度估计算法，并对EKF算法进行了理论推导、计算机仿真及实验。提出了一种静止时估算表面式PMLSM的动子位置的方法——电压脉冲矢量注入法，其最大估计精度可以达到±0.9375°。结合电压脉冲矢量注入法和EKF估计算法，可以实现PMLSM的平稳运行。本文设计了EKF估计器硬件系统架构和软件系统流程，设计并实现了基于EKF的位置和速度估计器。为测量电机相电压和相电流，阐述了测量电路的原理，设计并制作了电路板，并用实验进行了验证。阐述了DSP软件的设计方法，开发了实现EKF估计算法的DSP软件，实验验证了EKF估计算法的可行性，并检验了EKF估计算法的精度。
林春[4]2005年在《永磁同步直线电机伺服控制系统研究》文中进行了进一步梳理在90年代中期以后,由于科学技术的日新月异,尤其是计算机技术,微电子技术,现代控制理论的发展,带来了电机本体及其相关学科的迅猛发展,使得电机的数字化控制替代传统的模拟控制成为未来电机发展的必然趋势。而直线驱动技术在精密定位领域中也得到了广泛的应用。特别是随着数控机床加工技术要求不断地实现高速和超高速化、精密和超精度化,高速反应能力地直线伺服进给技术—所谓地零传动方式便应用而生。 直线电机伺服系统与传统的“旋转电机+滚珠丝杠”进给方式相比,虽然消除了机械传统链所带来的一些不良影响,但却增加了电气电子控制上的难度。在要求高精度微进给的场合,必须站在更高的层次上,考虑更多的摄动与扰动等不确定因素对进给运动的影响,否则,零传动将失去原来所希望的意义。因此,必须采用更有效的控制技术,诸如使用数字信号处理器(DSP)芯片、实现电压正弦PWM控制(SPWM)、电压空间矢量PWM(SVPWM)控制以及自适应控制、神经元控制、模糊控制这些现代的控制策略。用软件和微电子器件取代精度要求很高而又笨重的机械部件来获得更高性能,无论如何是值得的。 本文首先介绍了直线电机和相关控制技术的基本原理、发展历史及其分类,接着介绍了当前应用于永磁同步电机的主要的控制策略,以及本文所采用的控制策略,具体分析了控制框图和所采用的一些控制方法。再接着介绍了控制系统的软硬件,给出了具体的电路图和流程图。然后在MATLAB/Simulink平台下搭建了控制器的仿真系统,做了相应的仿真,给出并分析了仿真结果。最后用控制器做了相应的试验,分析了试验结果,提出了存在的问题并给出了今后改进的建议。
温英楠[5]2008年在《六相永磁同步直线伺服电机控制系统的研究》文中研究指明直线伺服电机作为一种崭新的进给方式呈现出极大的生命力。随着永磁材料的快速发展,永磁直线伺服电机的应用领域日益拓宽,其中永磁同步直线伺服电机由于具有高效节能,结构灵活等优势而在现代运动控制系统中占据主导地位。多相永磁同步直线伺服电机是对永磁同步直线伺服电机的进一步发展。我所研究的多相永磁同步直线伺服电机采用六相不对称联接方式,其初级绕组由相互位移30°电角度的2套叁相对称星形绕组组成,它不同于多相绕组均布的永磁直线伺服电机,可以有效消除气隙磁动势中的5次和7次谐波。与普通叁相电机相比,多相电机主要有两个方面优势:一是可以显着降低电机谐波损耗,减小电机转矩脉动,提高系统效率及稳定性;二是可以用低压器件实现大功率。因此,它的开发和应用受到国内外的关注。本文以TI公司推出的电机专用微处理器TMS320LF2407A DSP为控制核心,研究了基于DSP的六相永磁直线同步伺服系统的设计与控制。首先介绍了直线电机的应用与发展趋势,直线电机的工作原理、特点,控制策略及本文要研究的内容;其次,通过对永磁同步电机控制策略的一般分析选定本系统的控制策略,并介绍了永磁直线同步电机的工作原理、多相系统的特点,并以双Y移30°六相永磁同步电机为例进行了矢量控制和坐标变换的研究;然后,介绍了DSP的发展历史、特点及应用范围,说明了DSP与其它单片机或通用微处理器相比在性能上的优势;最后,对系统硬件电路中用到的相关硬件进行了系统的学习与分析,详细地论述了基于DSP的六相永磁直线同步伺服系统的硬件设计以及主要软件的流程图和实现方法,为多相直线同步电机在伺服控制系统中的应用提供一定的理论依据。
吴一祥[6]2011年在《永磁直线同步电机伺服控制系统的研究》文中指出数控机床正在向精密、高速、复合、智能和环保的方向发展并对各种驱动装置的性能提出越来越高的要求。直线驱动装置是机床中的一个重要组成部分,许多直线驱动装置及系统都是采用旋转电动机通过中间转换装置转换为直线运动的。这些中间转换机构会对系统的性能产生种种不良影响,制约着系统性能的进一步提高。随着电机及其驱动控制技术的发展,出现了“直接驱动”直线电机,它取消中间传动环节而直接带动负载运动,消除了由机械传动带来的间隙、柔度以及与之相关的其它问题。本文以永磁直线同步电机为控制对象,对其运行原理、控制方法策略及其伺服控制系统软硬件设计等方面所作的研究工作深入研究。本文剖析了永磁直线同步电机的结构及其运行原理,引入坐标变换理论和矢量控制理论,并建立了永磁直线同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,介绍了电压空间矢量控制技术及其矢量控制系统的原理和环节构成。由内至外展开探讨了永磁直线同步电机伺服控制系统叁个构成环节的控制策略,针对系统的特点提出了在电流环对变动明显动子质量进行辨识补偿、在速度环采用由常规PI控制器优化而来的变增益PI控制器及在位置环采用比例加前馈控制。详细介绍了伺服控制系统的软硬件设计方案。硬件设计包括以TI公司的TMS320F2812 DSP为核心的系统控制电路、以智能功率模块IPM为核心的系统功率驱动电路和外围辅助电路；软件设计按照模块化程序设计思想进行设计,系统软件划分为主程序和矢量控制中断程序两大部分,主程序主要完成初始化和人机界面处理等工作而中断模块主要是实现伺服控制算法。在MATLAB/Simulink仿真环境中建立永磁直线同步电机伺服控制系统仿真模型,为使仿真实验更具有可比性,在建模过程紧密联系实际系统的软硬设计进行系统模型搭建。系统仿真实验结果和及后面的实际系统的初步测试结果都验证了设计方案的正确性,为进一步系统优化和控制方法策略改进等后续研究工作奠定了一定的基础。
刘红丽[7]2010年在《基于DSP的垂直运动PMLSM驱动技术软件设计》文中提出近年来随着永磁材料、电子技术、微电子技术的迅速发展,永磁直线同步电机作为一种新型电机得到了迅速发展。永磁直线同步电机驱动的垂直提升系统是一种新型的无绳提升系统,它主要应用在高层建筑电梯和矿井提升系统两个方面。永磁直线同步电机伺服控制系统将是当前和今后直线电机发展应用的一个方向。较之传统旋转电动机驱动的直线运动,永磁直线同步电机省略了机械转换机构,完全消除了机械传动元件的速度和加速度的物理极限,具有长行程、低惯量、高精度、快响应和高速度等特征。永磁直线同步电机(PMLSM)与普通的直线异步电机相比,具有效率高、输出力矩大、体积小、易于控制等优点。但面临重大的理论和技术问题的挑战,由于边端效应、齿槽效应以及分段式结构引起的电磁推力波动等问题导致了电机控制精度不高,速度不平稳以及转矩脉动。如果理论和技术上的许多问题得到解决,垂直提升模式将会实现重大的突破,对其进行研究具有一定的理论和社会价值。永磁直线同步电机有着其它电机无法比拟的优点。本课题在师兄师姐开环的基础上做了如下研究。首先对其模型、程序以及实验调试进行了完善与改进,而后针对开环无法实现实时监测与控制的问题采用了电流和速度双闭环控制,搭建了仿真模,设计了闭环程序且进行了实验调试。本文应用SVPWM矢量控制,针对永磁直线同步电动机在运行过程中控制精度不高、速度不平稳及转矩脉动问题采用了电流和速度闭环控制结构并进行了以下分析和研究:(1)对永磁同步直线电机控制精度不高、速度不平稳及转矩脉动等问题进行了深入研究。考虑了PMLSM工作原理以及非线性、强耦合的特点,利用矢量变换进行了电机模型的解耦,建立了永磁同步电机的速度环和电流环双闭环控制的数学模型。(2)在MATLAB仿真工具箱的SIMULINK环境下,结合速度、电流双闭环控制结构和SVPWM空间矢量脉宽调制方法,对PMLSM按转子磁链定向控制的闭环系统进行了建模与仿真实验。(3)改进了开环程序并进行了实验调试,调试结果达到了预期的效果。(4)编写了闭环程序实现对永磁同步直线电机的驱动并进行了闭环实验调试。
尹建寨[8]2006年在《直线同步电机直接推力控制方法的研究与实现》文中进行了进一步梳理直线电机不要中间转换装置就能实现直线运动。直线同步电机是一种高速度、高效率的传动机械,高速磁悬浮列车广泛采用它进行驱动。它是多变量、非线性、强耦合的系统,不像直流电机那么容易调速,如何对它进行变频调速就成了很多科技人员的研究课题。 本论文在异步电机直接转矩控制理论的基础上,介绍了直线同步电机直接推力控制方法的基本原理,并对直线同步电机的直接推力控制的数字实现进行了一些有益探索。采用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407实现了直线同步电机直接推力控制系统的试验。 论文在传统的直接推力控制原理的基础上引入空间矢量脉宽调制技术的直接推力控制方法,它不要增加电路硬件和开关表的复杂程度,使磁链轨迹接近圆形,能很好的实现变频调速,大大减少推力脉动。 论文对直线同步电动机的基本理论和特性进行了分析和研究,建立了直线同步电动机的数学模型,然后利用MATLAB/SIMULINK构建直线同步电机直接推力控制系统的仿真模型,并对该模型进行了暂态和稳态过程仿真,仿真结果表明该闭环控制系统的静、动态性能良好,是一种很好的交流调速方式。 论文详细介绍了直线同步电机直接推力控制系统的硬件和软件设计,用汇编语言编写了该控制系统的软件,通过软件仿真,结果表明软件设计正确,运行可靠。在圆弧型直线同步电机试验台上进行试验,试验结果较好的证实了直接推力控制方法具有快速动态响应的特性。
杨少东[9]2006年在《永磁直线同步电机控制技术的研究》文中指出直线电动机直接驱动运动设备,省略了机械转换机构,完全消除机械传动元件的速度和加速度的物理极限,具有长行程、低惯量、高精度、快响应和高速度等特征,是先进加工中心的标志。90年代中期以后,直线驱动技术在超精密定位领域中得到了广泛的应用,吸引了越来越多的研究机构和人员投入到这一领域中来。 永磁直线同步电机与普通的直线异步电机相比,具有效率高、输出力矩大、体积小、易于控制等优点,极大地提高了进给系统的快速响应性和运动精度,成为新一代超精密机床中最具有代表的技术。永磁直线同步电机伺服控制系统将是当前和今后直线电机发展应用的一个方向。 本文以直线电机理论为依据,以现有的实验设备及新的实验方法为基础,设计了永磁直线同步电动机控制系统,分析了永磁直线同步电机控制系统中存在的难点,并对直线电动机控制系统的控制性能进行了初步的实验研究。 首先,介绍了永磁直线同步电机的结构、工作原理、相关控制策略,对直线电机控制难点进行了探讨。在此基础上,设计了永磁直线同步电机的控制系统的总体方案。 然后针对永磁直线同步电机控制系统的主要难点,分为位置检测技术,硬件系统设计和软件系统设计叁个方面对控制系统进行分析。根据永磁直线同步电机的特点,提出一种简易的初始位置检测方法,并设计了检测电路。该方法基于线性霍尔元件,基本上不增加控制系统成本,安装简便,效果良好。在普通的叁相逆变电路的直流侧添加DC/DC电力电子电路。这样的做的好处是根据系统需求输出直流电压,减少谐波。由于传统的基于前后台工作机制的电机控制软件存在响应不及时、不稳定等弊病,提出了基于嵌入式实时操作系统机制上编写电机控制软件。 最后基于样机和控制器做了相应试验,分析了试验结果,并提出了存在的问题和下一步的工作展望。
陈勤[10]2013年在《基于DSP/BIOS的永磁同步直线电机控制器的研究》文中研究说明伺服驱动系统是现代数控机床的基础关键部件之一,其性能在很大程度上决定了数控机床的性能,因此研究与开发高性能的伺服系统是现代数控机床的关键技术。相比旋转电机,永磁同步直线电机具有高速度、高精度和大推力的优势,在高速高精数控系统和精密测量等许多应用场合具有广阔的应用前景。本文对永磁同步直线电机伺服控制系统进行了建模仿真,提出了伺服控制系统的电流、速度和位置控制策略,针对提高伺服系统的鲁棒性的问题进行研究,并最终进行了实验验证。本文首先对永磁同步直线电机的结构及工作原理进行分析,引入矢量控制理论,建立了永磁同步直线电机在旋转坐标系下数学模型,分析并确定采用Id=0的动子磁场定向控制策略。由内而外分析了直线电机伺服控制系统的叁环控制结构,提出了永磁同步直线电机的速度和位置控制策略。在速度控制中,本文根据H∞控制理论,对H∞混合灵敏度速度控制器进行设计,对永磁同步直线电机的干扰和参数摄动问题进行抑制。位置控制采用复合前馈控制提高伺服系统跟随性能。本文详细地介绍了采用TMS320F2812的永磁同步直线电机伺服系统的软硬件设计和实现。伺服系统软件基于嵌入式实时操作系统DSP/BIOS开发,采用模块化编程,分别设计了主程序、初始寻相程序、回零程序、电机控制程序、故障保护程序。最后,针对本文所提出的控制算法进行了仿真和实验验证,进行了实验分析,实验结果验证了伺服系统设计方案的正确性,为进一步系统优化和控制方法改进等后续工作奠定了基础。
参考文献：
[1]. 基于DSP的直线同步电机磁场定向控制系统[D]. 罗云飞. 西南交通大学. 2004
[2]. 磁浮列车直线同步电机无位置传感器控制研究[D]. 杨文杰. 西南交通大学. 2009
[3]. 基于EKF的永磁直线同步电机无位置传感器控制研究[D]. 杨伟民. 浙江大学. 2007
[4]. 永磁同步直线电机伺服控制系统研究[D]. 林春. 浙江大学. 2005
[5]. 六相永磁同步直线伺服电机控制系统的研究[D]. 温英楠. 沈阳工业大学. 2008
[6]. 永磁直线同步电机伺服控制系统的研究[D]. 吴一祥. 广东工业大学. 2011
[7]. 基于DSP的垂直运动PMLSM驱动技术软件设计[D]. 刘红丽. 太原理工大学. 2010
[8]. 直线同步电机直接推力控制方法的研究与实现[D]. 尹建寨. 西南交通大学. 2006
[9]. 永磁直线同步电机控制技术的研究[D]. 杨少东. 浙江大学. 2006
[10]. 基于DSP/BIOS的永磁同步直线电机控制器的研究[D]. 陈勤. 广东工业大学. 2013
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