宋文峰[1]2003年在《新型直线电机驱动器的研究》文中进行了进一步梳理在活塞异形外圆数控车削中，直线电机驱动器的性能直接影响着加工活塞的精度，目前，开发研制高频响、高精度的直线电机驱动器已经成为异形外圆车削技术的研究方向之一。课题针对活塞加工过程中直线电机对驱动器的实际需要，采用了PA04大电流型功率运算放大器进行了新型直线电机驱动器的开发和研究，其主要内容有： 1．阐述了课题的背景和课题研究的目的、意义，介绍了直线电机驱动器应满足的性能指标、国内外的发展动态，以及直线电机控制理论方面等内容。 2．设计了基于PA04的新型直线电机驱动器的组成电路，并在理论上对设计的可行性和合理性进行了分析。 3．针对本课题设计的直线电机驱动器需要满足的性能分别作了闭环系统的线性度测量实验、频响分析实验、方波输入响应实验等。通过实验验证了设计思路。 4．通过纵向对比，说明了基于大电流型功率运算放大器研制新型直线电机驱动器的可行性，并对今后的工作提出了展望。
潘雷[2]2012年在《多足箝位式压电直线电机的研究》文中研究指明随着科学技术的发展，许多领域对精密驱动的要求越来越高，不仅要有较高的分辨率，而且要有足够的输出力和较大的输出刚度。传统的电磁驱动器已经不能满足这些要求，压电尺蠖式电机的出现有望满足这些要求，得到了国内外的广泛关注，国内外研究者成功研制了各式各样的压电尺蠖式驱动器。压电尺蠖式直线电机一般具有两个箝位装置和一个驱动装置，采用仿生运动原理“箝位—驱动—箝位”，电机移动部件和非移动部件之间应当保持一致的间隙，否则将会引起电机输出性能的改变。由于箝位装置的变形量相对一般加工的公差较小，移动部件和非移动部件之间的间隙很难保证，所以压电尺蠖式电机对加工和装配精度的要求非常高。本课题展开对新型压电尺蠖式直线电机的研究，旨在降低压电尺蠖式直线电机对加工和装配的苛刻要求，改善非超高精度加工和装配下压电尺蠖式直线电机的性能。主要的研究内容和研究成果如下：对压电迭堆的特性进行了介绍，并针对性的进行了压电迭堆的测试实验。为电机的设计提供了相关数据。提出了多足箝位式压电直线电机的设计方案，介绍了电机的工作原理，对电机的重要零部件进行有限元软件分析，并对电机进行了详细的设计。针对该电机设计了工装设备，完成电机的装配，对箝位体进行测试，并做了初步的实验。第一台电机做实验的过程中出现了不能正常工作的现象，针对这个现象分析原因，提出修改措施，提出第二个方案。第二个方案采用一体化设计方法，简化了整体结构,也使箝位机构尺寸一致性更容易保证。该方案使用螺钉预紧,使箝位足间距可调，增加了调试手段，同时增大了箝位机构输出刚度等。对电机的结构设计进行分析和研究，并对电机做了测试实验，实现了电机的稳定、可靠工作。
邱金山[3]2016年在《直线电磁作动器的驱动控制研究》文中研究说明目前,针对直线电磁作动器的应用,主要集中在两个方向:为精密位置伺服系统提供高频、高精度的直线位移、直线力输出;在大功率作动系统中作为稳定、持续的大推力动力源。音圈电机作为新一代直线电磁作动器,以与输入电流成正比的洛伦兹力为基础,通过动子实现运动和动力输出。在光学系统、高精加工、半导体设备、医疗器械、柔性机器人、车载致稳平台等高频、高精领域应用广泛;在城市轨道交通、磁悬浮列车、车辆主动悬架系统等大功率作动系统中也取得了独特的应用优势。本文以音圈电机为被控对象,进行基于音圈电机的驱动控制研究。首先,对音圈电机结构、类别及应用范围做简要介绍,以此为基础,建立了电机的数学模型。考虑到电机的实际工作状态,对电机动态过渡过程中的动态特性和最佳驱动控制参数进行分析。其次,进行音圈电机闭环驱动控制系统设计及仿真。控制系统采用叁环设计,分别通过电流环PID调节器、速度环PID调节器、位置环PID调节器参数设计进行系统校正,结合仿真模型,仿真分析了在阶跃激励、正弦激励下电机驱动控制系统性能。此外,从仿真结果出发,分析电机输出能力与电机参数之间关系,为电机的应用选型提供参考。再次,进行了基于车载超稳平台的驱动控制性能验证。以车载超稳平台的主动隔振控制为目标,采用电机驱动控制模型代替控制力,仿真分析了在单频地基干扰、随机地基干扰以及直接干扰条件下,平台分别采用直接输出控制力和采用电机驱动控制模型输出控制力时主动隔振控制效果,对电机驱动控制系统性能进行验证。最后,以dSPACE实时仿真系统为电机驱动器控制模块;由电源模块、叁角波发生模块、双路带死区PWM波发生模块、H桥PWM功率变换模块、电流检测及隔离放大模块组成电机驱动器驱动模块;动子状态通过PDV-100型激光测速仪进行检测。搭建起能够实现音圈电机驱动控制的驱动硬件系统。
梁宇[4]2013年在《用于双足式压电直线电机的驱动控制器》文中研究指明迭层压电陶瓷具有定位精度高、响应快、输出力大、换能效率高等优点，在多种驱动场合均具有良好的应用前景。由于迭层压电陶瓷为容性负载，且一般不能承受反向电压，其位移输出依赖于驱动信号的波形、电压、频率及相位，因此需要针对迭层压电陶瓷的特性设计与之匹配的驱动控制器。本文主要研究适用于基于迭层压电陶瓷设计的压电直线电机的驱动控制电路，实现了输出多通道复杂波形输出，且该波形频率、电压、相位均可控的研究目标。并在本所研制的新型压电直线电机上进行了实验验证。本文内容概括如下：1）概述了压电直线电机及其应用，对本所的迭层压电陶瓷驱动技术发展历程进行了分析，提出了驱动控制器的设计要点。2）对合作单位提供的新型迭层压电陶瓷的影响驱动性能关键参数进行了实验测定，分析了压电直线电机的工作原理，总结出该电机驱动控制器的设计要求。3）按照双足式压电直线驱动器设计要求提出了总体设计方案。设计了功率放大电路所需的推挽式直流升压电路。针对迭层压电陶瓷的高容抗特性，研究了一种能够满足迭层压电陶瓷驱动需求的线性功率放大电路,提出了一种开关式程控增益放大电路；同时为压电直线电机设计了电压保护及过行程保护电路。4）根据本所设计的压电直线电机的驱动要求，设计了基于PSOC3的单芯片控制器。介绍了基于DDS和PSOC3的信号发生装置，编写了调频、调压、调相子程序，并利用PSOC3的显示模块和LCD1602对驱动控制器运行状态进行动态显示。5）对本驱动电源进行了基本性能测试实验；利用本所研制的新型双足式压电直线电机对本驱动控制器进行了相关综合性实验，并对实验数据进行了分析。
王大帅[5]2014年在《多功能生物反应器的设计及制造》文中进行了进一步梳理生物反应器是一种可应用于生物工程领域，用于组织培养或者模拟组织运动的机构。其性能与结构直接影响其可以培养的组织和模拟的组织运动形式。因此，近年来具有功能多样化的生物反应器正在越来越受到重视本文通过研究一种多功能加载生物反应器，将滚压加载机构、滑压加载机构以及拉压加载机构相组合，设计出一种同时具有以上各个功能的生物反应器，该生物反应器可以用于组织工程应用，药物离体实验，材料力学性能实验等力学生物学综合研究。可以实现从高速到低速等不同范围的高精度位置定位控制，并且可以实现对培养物进行滚压、滑动及滚压滑动相结合的组合式加载，还能对培养物进行高频、双频加载。不仅可以适用于大部分的组织工程培养，而且还可以实现对培养物或其他材料的力学性能测试。首先，分析了国内外生物反应器的几种主要结构形式，及其适用的环境与场合，总结了它们的优点与缺点，结合目前生物反应器现实需要，制定了本多功能生物反应器的设计方案。在方案制定完成后，对多功能生物反应器的主要机构进行了详细的机械结构设计，并且利用Solidworks叁维软件对各机构及零件建立了叁维模型。然后对多功能生物反应器的控制系统进行了设计，建立了基于PMAC的多轴控制系统，并且使用C语言开发了多功能生物反应器人机交互界面软件。最后对多功能生物反应器的主要承载零件进行了有限元分析，分析其是否符合多功能生物反应器各项功能要求，对不符合的进行优化解决，保证多功能生物反应器功能的合理有效。该生物反应器将更多的应用于生物医疗研究及材料力学性能测试等方面，为这些方面的研究提供有力的平台，特别是将在软骨再生研究方面做出重要贡献。
王永华[6]2007年在《光刻机隔振试验平台运动控制系统设计与研究》文中研究表明超精密运动平台是步进扫描式光刻机的核心部件之一。生产上对半导体光刻设备高质量和高效率的不断追求，迫使其运动平台朝着高速、高加速度进一步发展。因此，如何减小甚至消除高速、高加速运动对整个光刻设备的振动冲击，保证半导体器件的光刻质量，就成为半导体光刻设备研制过程中一个亟待解决的问题。本文研究的内容源自于国家自然科学基金项目：“精密机械减振隔振术”。论文的主要目标是设计出能模拟光刻机动力学特征和运动特征的隔振试验平台，为后续的隔振、减振研究提供实体模型和硬件基础。而论文的主要内容则是设计试验平台的运动控制系统，使其按照原型光刻机的运动特性来运动。论文首先在分析步进式扫描光刻机工作机理的基础上，设计了试验平台的整体构架。同时，根据其关键部件的运动特征及具体的控制要求，确立了试验平台运动控制系统的整体设计方案：采用PC机与多轴运动控制器(卡)构成的主从式控制结构。并以该方案为依据，针对控制系统的应用要求对系统中的关键部件进行技术参数的计算和选型。然后，论文阐述了PID控制和复合控制的基本原理及PID控制器和前馈控制器的设计方法，并采用单纯形法对速度环、位置环的控制器进行寻优。为了从理论上验证整个控制方案及控制算法的可行性，论文对整个控制系统进行了数学建模和SIMULINK仿真。通过仿真，不仅预测了实际系统的控制性能，还体现了前馈控制对提高系统跟踪性能的重要作用。仿真表明，只要控制器参数选取得当，运动控制系统能满足预定的控制目标。此外，论文对所购硬件模块的安装和调试中的关键环节进行了探索和说明，通过对一系列参数的设置和调整，使控制系统的系能最终达到最佳。最后，论文进行了系统相关控制指标(如定位精度)的检测实验；并通过在线对比实验，证实了理论上实现同步控制的最优方法。实验结果表明，论文所设计的运动控制系统达到了预定的控制性能指标，并且能通过简单编程使其模拟光刻机的运动特征，为下一步进行隔振和减振研究提供了可靠的硬件平台。
崔胜刚[7]2009年在《线振动台测控问题的研究》文中研究说明线振动台是一种能够模拟高加速度环境的惯性测试设备,它可以用于摆式加速度计和陀螺加表的高阶误差项系数辨识研究。由于是测试系统模型的高阶误差项系数,要求线振动台能够提供很高的加速度、幅值稳定度和频率稳定度,其难度很大。目前,国内还没有相关课题的研究。本文对构建线振动台控制系统设计及如何搭建实验平台进行了细致地总结。本文首先介绍了系统各主要电气及机械部件的组成,进而讨论了针对直线电机的数学模型建立以及具体针对该模型的两种控制策略讨论及仿真。然后基于前面所讨论的控制系统控制方法,对线振动台基本控制系统的叁环控制回路进行了实际系统的构建,细致地介绍了该运动控制系统的建立步骤以及在建立系统过程中所必须做出的一些实验测试,和工程上针对实际系统所必须的一些抗干扰,安全保护的技术方法。最终,在系统调试工作完成后,进行了图形界面的设计,使系统能够很好地服务于测试工作。最后,还给出了系统正弦运动所实际测得的运动曲线,便于分析系统精度等特性。
时运来[8]2011年在《新型直线超声电机的研究及其在运动平台中的应用》文中指出直线超声电机具有直接输出推力、无电磁干扰、定位精度高、结构简单、设计灵活等特点，这使得它在近些年得到了快速的发展，并在微小型精密驱动系统中发挥着日益显着的作用。目前，在德国、日本、美国、以色列等国家，直线超声电机正朝着产业化方向发展，且其产品逐步在某些高、精、尖技术领域得到了应用。我国的直线超声电机研究工作刚刚开始，尚没有国产直线超声电机产品出现。国外该类低端产品已进入我国市场，但其价格昂贵，高端产品也限制对我国出口。为此，加大直线超声电机的研究和开发力度，加速直线超声电机的产业化发展，将会有力的促进我国高新技术产业的发展。本课题在国家自然科学基金重点项目“压电精密致动技术的基础研究”（No.50735002）和国家自然基金和广东联合基金项目“精密电子制造装备关键理论与技术研究”（No. U0934004）的资助下，以研究和开发拥有自主知识产权的直线超声电机为目标，开展了直线超声电机的驱动机理、优化设计、接触动力学模型、性能仿真、电机实验等方面的研究工作，并把所研制的3种新型直线超声电机在运动平台中进行了应用尝试，实现了大行程，高精度。本论文的主要研究内容和成果如下：1、总结了直线超声电机的特点，提出了新的分类方法。通过对国内外直线超声电机的研究历程、应用现状和应用前景的分析，指出了深入进行直线超声电机研究的必要性。2、根据国内外现有的研究成果，对压电陶瓷的性能指标及其诱发应变机制、椭圆运动的形成机理、直线超声电机对压电陶瓷、定子及动子材料、摩擦材料的要求等关键技术问题进行了系统的总结。3、提出了一种利用同形弯振模态的轮式直线超声电机的设计理论，并系统地分析了该种电机的工作机理。通过所研制的3种轮式直线超声电机，总结了该种电机定子的动态设计方法和电机总体结构设计方法。4、提出了一种具有叁角形位移放大机构的面内模态直线超声电机。系统的分析和阐述了该型电机的工作原理，动力学特性和定子动力学优化设计方法。叁角形位移放大结构的特别设计，使得该种电机结构紧凑，易于小型化。5、提出了利用响应面法对直线超声电机定子进行优化设计的方法，并应用于蝶形直线超声电机定子的优化设计。结果表明，优化后的电机满足了多方面的设计要求：两相工作模态频率差较小（<100Hz）；定子驱动足振幅较大（>2μm）；工作模态远离干扰模态（>1kHz）；定子支撑点振幅较小（<1μm）。6、建立了基于库仑摩擦模型的驻波型直线超声电机接触动力学模型，对电机定、动子之间的动力学行为进行了研究。通过仿真，分析了不同模型参数对电机性能的影响，并通过实验对该模型进行了验证。7、根据所研制的不同直线超声电机的结构特点，设计制作了3种不同结构形式的运动平台，并构建了运动平台的测控系统，实现了大行程（≤100mm）、高定位精度（±0.5μm）。
段剑文[9]2007年在《高速磁浮交通牵引供电系统分析及电压调节装置和驱动系统研究》文中认为论文结合高速磁悬浮交通系统研究，对现阶段各类型的磁悬浮列车进行了概述和比较；通过广泛收集相关资料，重点研究了上海引进的EMS型磁悬浮列车的牵引供电系统技术的原理和主要功能单元，对各功能单元的工作原理进行了分析。在此基础上，初步设计了浙江上虞卧龙电气集团磁悬浮试验线平台的牵引供电系统。卧龙电气集团的磁悬浮试验平台样车在部分轨道上已经成功运行，表明牵引供电系统的设计、安装、调试是成功的。论文对牵引供电系统的重要设备之一—变压器抽头电压调节装置进行了研究，提出一种带辅助换流单元的抽头电压调节装置，并描述了该装置的工作原理，用仿真软件对该装置的工作原理和过程进行仿真分析。对负载为纯电阻、纯电感、电阻电感组合等叁种情况分别进行了仿真，给出了仿真的结果。仿真结果表明该电压调节装置在原理上是可行的，具有连续、快速可调、可靠性高等优点，适合于牵引供电系统的电压调节。真空开关装置也是牵引供电系统的关键设备之一。论文论述了真空开关驱动装置的发展和现状，分析了永磁驱动机构的结构、原理和特点，研究驱动装置特性与开关设备性能之间的关系，结合牵引供电系统中实际开关驱动器的需求，提出了叁种改进的双稳态永磁驱动机构的结构形式。论文对这叁种新结构形式进行了ANSYS仿真分析，分析了其电磁场及力特性。仿真结果表明了这叁种结构形式设计的合理和正确性，达到了设计目标。
王楚男[10]2013年在《ICU测试用运动台系统的设计与研究》文中认为湿法光刻技术是通过在最后一级投影物镜与硅片之间填充一层高纯液体,从而获得优于传统干式光刻技术的分辨率,使用该技术的湿法光刻机是目前最先进的IC生产装备之一。湿法光刻机中,有一个用于控制高纯液体的注入与回收、维持湿法光刻工作流场的稳定的ICU结构。为了对ICU的结构进行优化设计,需要对ICU及流经该ICU形成的湿法光刻工作流场进行相关的性能测试与观测；为了得到更加可信的试验数据,需要在接近湿法光刻机正常工作的工况下进行相关试验。所以设计开发一套ICU测试用运动台系统具有非常重要的意义。根据对湿法光刻机步进扫描工作台的技术调研结果及实际的试验需求,针对ICU测试用运动台系统的设计研究,本课题完成的工作如下：1、进行总体设计时,将ICU测试用运动台系统分为机械结构系统和电气控制系统,然后根据功能需要再将其机械结构系统分为二维运动平台和ICU空间位姿调整机构分别进行设计。2、根据从底部观测湿法光刻工作流场平面的方案,在对模拟湿法光刻机步进扫描工作台运动的二维运动平台进行结构设计时采用多层台结构：其中粗动台采用“口字”型驱动导向机构布局、有铁芯电磁式直线电机驱动、滚动直线轴承直线运动导向等技术；微动台是一个底部使用气浮隔振的手动台。3、根据对ICU空间位姿调整的需求,设计了一种新型的基于3-PSR-V并联机构的ICU空间位姿调整机构,在该机构中,使用了一套激光位移测量系统对ICU空间位姿调整进行校正。4、根据运动台的运动控制需求,设计开发了一套运动台电气控制系统。5、完成了ICU测试用运动台中二维运动平台系统相关性能的测试。测试结果表明,所设计的二维运动平台满足预期要求。
参考文献：
[1]. 新型直线电机驱动器的研究[D]. 宋文峰. 国防科学技术大学. 2003
[2]. 多足箝位式压电直线电机的研究[D]. 潘雷. 南京航空航天大学. 2012
[3]. 直线电磁作动器的驱动控制研究[D]. 邱金山. 重庆大学. 2016
[4]. 用于双足式压电直线电机的驱动控制器[D]. 梁宇. 南京航空航天大学. 2013
[5]. 多功能生物反应器的设计及制造[D]. 王大帅. 天津理工大学. 2014
[6]. 光刻机隔振试验平台运动控制系统设计与研究[D]. 王永华. 中南大学. 2007
[7]. 线振动台测控问题的研究[D]. 崔胜刚. 哈尔滨工业大学. 2009
[8]. 新型直线超声电机的研究及其在运动平台中的应用[D]. 时运来. 南京航空航天大学. 2011
[9]. 高速磁浮交通牵引供电系统分析及电压调节装置和驱动系统研究[D]. 段剑文. 浙江大学. 2007
[10]. ICU测试用运动台系统的设计与研究[D]. 王楚男. 浙江大学. 2013
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