朱冲[1]2002年在《基于DSP的直线电机驱动物流传输控制系统》文中研究指明随着科技的发展，自动化程度的提高，物流传输系统被越来越广泛地应用于各种工业场合，如邮政分拣系统、机场行李传送线、矿场输送带等等。过去，物流传输系统由旋转电机驱动，其缺点是机械磨损和噪音较大，这使得设备的效率不高，使用年限不长，无法保证系统长期运行的可靠性。 本文将介绍一种新型的悬式推挂物流传输系统，适用于某些特定的场合。它采用直线电机直接驱动，由数字信号处理器(DSP)控制。由于它不需要中间传动装置，因而在性能方面要明显优于由传统的旋转电机驱动的物流传输系统。利用DSP芯片强大的运算处理功能以及完备的片内外围设备，使得控制系统的性能得到了极大的提高。 本文在介绍直线电机驱动的悬式推挂物流传输系统的基础上，着重阐述了其控制系统及其控制策略的实现。 文章首先介绍了直线电机的基本原理、发展历史及其分类方法，并简单阐述了直线电机的控制方法；然后介绍了电机控制系统及技术的发展，进而分析了PID控制方法和脉宽调制技术，及其在直线电机驱动的伺服系统中的应用；接着介绍了基于DSP的直线电机驱动的悬式推挂物流传输控制系统的硬件结构及其工作原理，并阐述了直线电机驱动的悬式推挂物流传输系统控制的软件实现，介绍了各个程序模块以及速度的检测方案。文章的最后是对本文工作的总结和展望。
王利[2]2012年在《现代直线电机关键控制技术及其应用研究》文中研究表明直线电机将电能直接转化为直线运动的机械能,不仅省略了中间传动机构,而且降低了系统损耗,非常适用于直线直驱式系统,其研究发展的主要方向是电机本体优化设计和驱动控制技术,后者主要涉及电力电子和自动控制领域,是提高电机调速性能的必要手段,也是现代直线电机研究的重点内容。论文围绕直线电机驱动控制技术进行以下几方面研究：1.介绍了直线电机的原理、结构、分类、发展历程及其在军事、民用、工业自动化、交通运输等领域中的应用,然后讲述了直线电机的v/f控制、矢量控制和直接推力控制策略,并由此引出课题的研究背景和主要研究内容。2.建立了永磁直线电机数学模型,并在此基础上总结了永磁直线电机常用的矢量控制方法。基于TI公司的浮点DSP处理器TMS320F28335给出了空间矢量脉宽调制的数字化实现方法。根据逆变器电路结构详细分析了死区效应的产生及其对系统的不良影响,并推导得到死区误差电压矢量。由于直线电机大多应用在短行程直驱系统中,运行频率较低,死区效应对其运行状态影响明显。实验研究了电压矢量补偿法和时间补偿法两种死区补偿方法,结果表明这两种死区补偿算法均可有效降低直线电机低速运行时的电流畸变和推力脉动。3.设计了永磁直线电机伺服控制系统,通过试验比较了位置-速度-电流叁环位置伺服控制系统和位置-电流双环位置伺服控制系统的控制性能。建立了基于id=0矢量控制策略的改进型叁环位置伺服控制系统,设计了模糊自适应速度PI调节器代替常规速度PI调节器,详细分析了PI调节器参数设计对定位过程中位置误差的影响,并在伺服控制系统中增加了速度、加速度、负载阻力和粘滞摩擦前馈补偿校正环节。以圆筒型永磁直线电机作为研究对象进行了实验验证,测得的速度与位置结果显示,模糊自适应PI调节器有效降低了速度超调,而前馈校正环节则减小了位置跟踪误差。研究表明永磁直线电机采用改进的控制方法可有效提高系统的动态性能与控制精度。4.研究了永磁直线电机的初始位置检测方法。对于具有饱和凸极效应的表贴式永磁直线电机,基于电感变化的动子位置检测方法可以实现静止状态下的动子初始位置获取。研究中采用脉振高频信号注入法检测直线电机动子初始位置,提出的改进型极值法可有效提取高频电流信号中的动子位置信息。实验结果表明,与脉冲电压法相比改进型高频信号注入法可以有效提取永磁直线电机的动子初始位置,结果稳定、精度较高。5.研究了永磁直线电机无位置传感器矢量控制系统,系统采用反电势积分法作为无位置传感器控制算法。实验结果表明,通过死区补偿与磁链中值法可有效消除磁链零漂,提高动子位置估算精度。并在此基础上详细分析了电机参数变化对位置估测结果的影响。由于反电势积分法无法在零速下估算动子位置,系统采用开环启动的方法,待电机运行到一定速度后切换到速度闭环控制。提出的q轴电流控制方法实现了速度开环和速度闭环之间的平稳过渡。6.设计了城市轨道试验线动态无线控制系统,重点探讨了车载变频器驱动电路、检测电路和多重硬件保护电路设计思路,给出了变频器控制程序设计方案和实现流程。基于LabVIEW设计上位机控制程序,实现了系统各组成部分的高效控制。最后对城市轨道试验线系统通讯过程进行测试,提出的指令双校验法解决了通讯中存在的指令传输错误问题,保证了试验线的可靠运行。
王宇峰[3]2003年在《新型智能化物流传输系统的研究》文中研究指明随着科技的发展，人民生活水平的提高，物流传输系统正在被越来越广泛地应用于各种民用和工业现场，如邮政分拣系统、机场行李传送线、矿场输送带等等。过去，由旋转电机驱动的物流传输系统，机械磨损和噪音较大，设备的效率不高，使用年限不长，无法保证系统长期运行的可靠性。 论文结合贵州省科委立项的物流传输系统的课题工作，研究了一种新型的适用于物件直线输送场合的悬式推挂物流传输系统。它采用直线电机直接驱动，由逻辑控制器(PLC)控制。由于它不需要中间传动装置，因而在机械磨损和噪音的性能方面要明显优于由传统的旋转电机驱动的物流传输系统。对直线电机的控制采用SPWM、DSC等控制技术，使得控制系统的性能得到了极大的提高。同时由于系统采用模块化设计，使得系统的功能容易扩展或简化。 论文首先宏观介绍直线电机和相关控制技术的基本原理、发展历史及其分类方法，然后整体介绍悬式推挂物流传输控制系统的整体机械结构和电气工作原理。接着由上而下，分层详细阐述了组成系统的逻辑控制部分和电机驱动部分两个子系统。在系统的逻辑控制部分，主要阐述了系统的功能、结构的划分以及整体的逻辑控制软件的实现。在电机驱动部分主要说明了电机的控制策略、变频驱动技术的原理和在本系统的实现。该项目目前已经通过鉴定，各项指标均已符合项目的要求。鉴定意见认为，本系统与传统物料推挂系统相比，具有噪音小，工作效率高，控制方便、灵活，且可智能化运行的优点；与国外类似功能的产品相比，造价低。在国内外市场具有强的竞争力。本项目具有自主知识产权，据检索，国内尚未发现同类成果，项目成果填补了国内空白，其综合性能具有国内领先水平。 论文还就直接转矩控制技术，变频技术产生的电磁污染的控制问题进行了讨论。并进行了实验和基于MATLAB／SIMULINK的仿真研究，取得了合理的理论成果。论文的最后是对本文工作的总结和展望。
卢慧芬, 叶云岳, 金若君, 朱冲[4]2002年在《TMS320F243在直线电机驱动的物流传输系统中的应用》文中认为本文介绍了TI公司新近推出的DSP芯片TMS320F243在直线电机驱动的物流传输系统中的应用,给出了它在物流传输系统中的速度检测、PWM波形成、与PC机通信等方面的应用方法。
李子鑫[5]2004年在《基于微机控制的直线电机驱动系统研究》文中研究表明在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一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。 论文结合中山宝泰电路板设备制造有限公司的电镀流水线系统而开展地课题研究设计工作，研究了一套直线感应电机驱动的电镀流水线及控制系统。它采用直线电机直接驱动，由微控制芯片(DSP)直接控制。由于它不需要中间传动装置，因而在机械磨损和噪音的性能方面要明显优于由传统的旋转电机驱动的流水线传输系统。对直线电机的控制采用SPWM、电压空间矢量控制、DSC等控制技术，使得控制系统的性能得到了极大的提高。同时由于系统采用模块化设计，使得系统的功能容易扩展或简化。 论文首先宏观介绍直线电机和相关控制技术的基本原理、发展历史及其分类方法。然后详细地介绍了DSP芯片，论述了正弦波PWM(SPWM)法、空间电压矢量SVPWM控制技术原理，同时设计了基于DSP的交流变频调速的系统硬软件结构。接着结合具体地项目，论文介绍了电镀流水线系统的机械部分、硬件电路部分和控制软件部分。这一部分同时也是整个论文的核心内容。 最后论文还就直接转矩控制技术，变频控制技术问题进行了讨论。并进行了实验和基于MATLAB／SIMULINK的仿真研究，取得了合理的理论成果。
郑俊[6]2012年在《基于DSP的永磁同步直线电机伺服系统的设计与研究》文中研究说明随着工业生产力的不断进步,传统的数控机床逐渐向高精、高速、高效、数字化方向发展,其实现直线驱动的方式大多经过中间转换机构将旋转电动机的旋转运动转换为直线运动,传动的中间转换装置制约着系统性能的进一步提高。随着新型控制元器件的不断出现以及电力电子技术、电机理论和控制技术的发展,出现了“直接驱动”的直线电机及其驱动控制技术。直线电机直接驱动负载运动而不需要任何中间传动机构,减少了机械损耗和维护成本,提高了系统的效率和控制精度。本文将永磁同步直线电机作为控制对象,深入研究其工作原理、控制策略,搭建其伺服驱动控制系统,完成系统的软硬件设计并进行实验验证。本文分析了永磁同步直线电机的结构及工作原理,在d-q坐标系下建立了永磁同步直线电机的数学模型,确定了Id=0的电机矢量控制策略,并介绍了电压空间矢量脉宽调节技术。由内而外剖析了伺服控制系统的叁环控制策略,在电流环对于直线电机的摩擦损耗应用模型参考自适应理论进行在线辨识补偿、在速度环采用常规PI控制器、在位置环采用复合前馈控制,并在Matlab/Simulink仿真环境下搭建永磁同步直线电机伺服控制系统的仿真模型,依据实际电机参数进行仿真验证。详细阐述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TMS320F2812为控制核心的控制电路、以叁菱智能功率模块为核心的功率驱动电路和人机界面等外围扩展电路。软件设计划分为主程序和中断程序两大模块,主程序完成系统初始化、及动子初始磁极定位等功能,中断程序完成T1下溢中断启动AD转换、AD中断矢量控制算法及CAP捕获中断实现初始定位以及限位报警。搭建伺服控制系统软硬件平台,根据仿真的控制器参数,在实际电机控制系统上进行动子初始磁极定位、叁闭环的测试,验证了软硬件系统设计的正确性,为系统优化及控制策略的改进等后续研究工作奠定了一定的基础。
俞聪[7]2017年在《自整定嵌入式运动控制模块设计》文中指出直线电机在例如物流系统、工业设备、交通与民用以及自动化系统等领域的应用日益广泛,直线电机已成为一个关注热点。而直线电机的运动控制器是其性能好坏的非常重要的一个环节。本论文针对直线电机的嵌入式运动控制器开发展开研究,提出了一套完整的自整定嵌入式运动控制模块设计方案。建立直线电机动力学模型,设计离线与在线参数辨识算法,采用一阶的LTI滤波器减小高频噪声影响,在MATLAB/Simulink中进行恒定参数与变化参数的辨识仿真和验证。运动控制算法设计方面,采用了非线性自适应鲁棒控制算法实现精密运动控制,并结合在线参数辨识算法以实现系统参数与控制器参数的自整定功能,在Simulink进行正弦响应与设计的参考轨迹响应仿真,对所提方法进行了验证。硬件方面以C6748DSP芯片为核心运动控制处理器,通过外围接口电路设计,搭建直线电机运动控制模块。软件程序的开发方面,首先对反馈脉冲捕捉子模块、外部存储接口子模块、定时器子模块和输入输出子模块等模块程序进行开发并在直流减速电机上进行各个模块功能调试,结合本课题对DSP程序开发的流程做了详细介绍,然后对包含PID与自适应鲁棒控制(Adaptive Robust Control)算法的整体运动控制程序进行编写调试。然后结合各个功能子模块对直线电机进行了参数辨识实验,最后完成直线电机基于PID和ARC控制算法的嵌入式运动控制器的试验测试和结果比较。
吕枭[8]2012年在《基于电磁行波驱动的物料自动化运载系统设计与开发》文中指出随着经济和科技的快速发展以及自动化程度的不断提高，物料运载系统在各种工业场合得到了广泛地应用。传统物料运载系统由旋转电机通过传动机构进行驱动，机械磨损严重而且噪音较大，导致系统使用效率不高，无法保证长期运行的可靠性。如何满足市场对物料运载系统高效、可靠的需求是业界亟待解决的难题。本文在此背景下提出了将非接触式的电磁行波驱动技术应用于物料运载系统的构想，并设计和研制了系统模型，主要研究工作如下：首先，根据课题的要求和具体情况，拟定了系统的总体设计方案。介绍了系统机械结构组成、功能和轨道车接力式驱动原理及定位原理，并在阐述了控制系统电气构成的基础上提出了总体监控和底层控制方案。其次，采用有限元法对电磁行波驱动器进行了分析与优化。介绍了有限元分析的原理与步骤，在ANSOFT环境中建立了电磁行波驱动器的二维模型，并对其静态磁场分布和动态特性进行了仿真分析。针对推力波动较大的现象，提出了采用补偿法降低磁阻力的方法。仿真与试验结果验证了补偿法的有效性，从而优化了电磁行波驱动器的驱动性能。再次，对底层控制器的软硬件进行设计与开发。设计了以智能功率模块(Intelligent PowerModule，IPM)为核心的功率驱动电路、以数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)为核心的控制电路和电流检测、故障处理等辅助电路。利用正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse WidthModulation,SPWM)基本原理，完成了叁相电流生成程序、中断保护程序及定时中断程序等。最后，设计与制作了运载系统模型，开发了基于可编程逻辑控制器(Programmable LogicController,PLC)和触摸屏的总体监控系统，并对系统进行综合调试，验证了电磁行波驱动技术应用于物料运载系统的可行性和有效性。
李盛培[9]2016年在《直线电机伺服驱动控制器研究与实现》文中提出直线电机无间隙、高加速度、高速度等优点在数控机床等高端装备制造领域具有极大的应用前景。但是,由于直线电机存在边端效应和齿槽效应,使得直线电机在运行过程中会产生推力波动,导致伺服控制系统跟踪误差较大,定位精度不高等现象,进而限制了直线电机的推广应用。伺服驱动控制技术是直线伺服系统的关键技术。在确定的直线电机本体情况下,减小推力波动以及负载扰动等对系统的影响都需要由伺服控制系统来完成,因此研究和设计性能更加稳定、可靠的直线电机伺服驱动控制系统软硬件结构,具有十分重要的意义,这将在一定程度上促进我国直线电机伺服控制系统的发展及应用。本文以永磁同步直线电机(PMSLM)为控制对象,在广泛阅读国内外文献的基础上,研究了以TMS320F28335 DSP为核心处理器、以矢量控制为核心算法的伺服驱动控制系统,为提高直线电机动态性能和直线电机的推广应用做出有意义的探索,主要完成以下工作:(1)介绍了直线电机结构、分类、工作原理以及国内外发展应用现状,对比分析了直线电机的传统控制策略、现代控制策略和智能控制策略。(2)对比矢量控制的类型,选择0di?的矢量控制策略,详细研究了伺服系统各个控制环路的设计,推导了控制器参数的设定法则,在Matlab/Simu Link中搭建了仿真模型,并进行仿真。仿真结果表明系统有较好的跟踪能力,速度环采用模糊自适应PI控制器对于外部环境有更强的抗干扰能力。(3)详细阐述了永磁同步直线电机伺服驱动控制系统软硬件设计方案。硬件设计包括以TMS320F28335 DSP为核心的控制电路、以智能功率模块(IPM)为核心的功率驱动电路。软件设计划分为主程序和中断程序,主程序完成变量的定义、系统初始化等功能,中断程序完成系统故障检测、电流环、速度环、位置环的数据采集和处理工作以及脉宽调制算法。(4)搭建永磁同步直线电机伺服驱动控制系统实验平台,并进行开环实验和闭环实验,验证了软硬件系统设计的正确性。
耿聪[10]2011年在《永磁直线同步电机伺服控制系统的研究》文中研究说明当今众多应用直线驱动装置的领域依然延续着依靠传统旋转电机作为动力来源的方式,但由于旋转电机所产生的转矩若要应用于直线传输系统中,其输出效率将会大打折扣,而且由众多中间传动机构所带来的整体系统结构的复杂以及转换结构的磨损消耗都会给整个系统的成本与节能方面带来诸多困难。针对直线驱动领域的这一问题,直线电机的优势逐渐开始显露,依其特有的电机结构,输出直接推力方式,不但减少了中间转换机构而且输出推力方式更直接,直线推力应用效率更高,节省了大量的成本,因此直线电机已经逐渐的融入了直线驱动控制领域。同时由于它的引入所带来的能源节省与成本降低的优势,也顺应了我国“十二五”规划的大方向。本文针对现有永磁直线同步电机对其进行控制策略的分析以及对控制性能的检验。在对直线电机的控制方式当中矢量控制与直接推力控制长期并存,各有优缺点。文章首先基于矢量控制的思想,对系统的数学模型进行运算与变量解耦,通过控制初级输入电压、电流达到控制电机的目的,但由于运算过程过于繁琐,解耦过程中假设条件多,精确性受到影响,故采用直接推力控制。控制中在划分初级磁链扇区时发现,依据逆变器输出的磁链扇区划分并不精确,在矢量变化过大或过小的情况下无法分辨具体扇区,从而导致输出推力的脉动。为解决这一问题,本设计引入模糊控制思想,将永磁同步直线电机的初级磁链偏差、电磁推力偏差以及初级磁链角作为模糊输入量,基于自定的模糊规则,在每个控制周期合理的选择输出矢量,并适当通过在每个周期内增加输出矢量的个数,来避免输出推力存在脉动的问题。在设计了控制器的硬件系统的基础上,基于直线电机平台进行了实验,同时在matlab-simulink下建立了仿真模型并进行了控制器各部分控制效果的实验。从控制效果可以看出基于模糊控制的永磁直线同步电机伺服系统,在响应速度上小于1s,系统超调量小于3%0,输出推力平稳,脉动小,系统抗干扰能力强,而且由于模糊控制的引入系统较传统直接推力控制系统的鲁棒性大大提高。
参考文献：
[1]. 基于DSP的直线电机驱动物流传输控制系统[D]. 朱冲. 浙江大学. 2002
[2]. 现代直线电机关键控制技术及其应用研究[D]. 王利. 浙江大学. 2012
[3]. 新型智能化物流传输系统的研究[D]. 王宇峰. 浙江大学. 2003
[4]. TMS320F243在直线电机驱动的物流传输系统中的应用[C]. 卢慧芬, 叶云岳, 金若君, 朱冲. 直线电机与自动化——2002年全国直线电机学术年会论文集. 2002
[5]. 基于微机控制的直线电机驱动系统研究[D]. 李子鑫. 浙江大学. 2004
[6]. 基于DSP的永磁同步直线电机伺服系统的设计与研究[D]. 郑俊. 广东工业大学. 2012
[7]. 自整定嵌入式运动控制模块设计[D]. 俞聪. 浙江大学. 2017
[8]. 基于电磁行波驱动的物料自动化运载系统设计与开发[D]. 吕枭. 南京航空航天大学. 2012
[9]. 直线电机伺服驱动控制器研究与实现[D]. 李盛培. 西南科技大学. 2016
[10]. 永磁直线同步电机伺服控制系统的研究[D]. 耿聪. 长春工业大学. 2011
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