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《沈阳工业大学》 2006年
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高精度永磁直线电机端部效应推力波动及补偿策略研究

夏加宽  
【摘要】:现代高档数控机床对伺服进给系统提出了“高速、高精度”的双重要求。采用永磁直线电机直接驱动是实现机床高速、高精度进给的必要途径之一。本文以永磁直线伺服电机(PMLSM)为研究对象,在国家自然科学基金项目和省自然科学基金项目的资助下,针对永磁直线伺服电机的端部效应引起的推力波动及其补偿控制策略进行了系统的研究。主要内容如下: 1.对永磁直线伺服电机空载端部效应以及负载电流对端部效应的影响等问题进行分析计算,推导出了矢量控制运行状态下永磁直线电机推力模型及端部效应引起的推力波动表达式。并分析了机床用永磁直线电机端部效应推力波动的主要因素。 2.将磁导调制方法应用于永磁直线伺服电机的设计。采用开口槽形,将齿槽磁导波与端部磁导波在一个极距内均匀移相调制,以有效削弱永磁直线伺服电机的端部效应和齿槽效应,减小电机的推力波动,提高伺服机构的定位精度。 3.将分数槽绕组理论与磁导调制方法有机结合,并应用于永磁直线伺服电机绕组设计中,给出真分数槽、特殊集中相带的磁导调制式直线伺服电机的电磁设计原则和绕组设计方法。并对12极典型电机进行了具体参数设计和磁场优化设计计算及推力波动测试实验。 4.针对机床用永磁直线伺服电机短初级、长次级的特点以及多电机并行驱动结构安装的灵活性,提出两单元段间移相电机设计方法,根据端部效应推力波动的幅—相特性优化段间移相角,以进一步削弱推力波动幅值。并对移相电机的绕组供电方式进行了设计、分析和计算。针对90°移相和幅—相特性优化移相方案样机进行了空载和负载推力测试。 5.为进一步提高直线进给系统的伺服精度,根据永磁直线伺服电机端部效应扰动的周期性特点,提出基于位置和电流的二维补偿模型的快速补偿控制策略。构建了幅—相特性优化样机补偿表,并进行了对比实验。 6.采用B样条神经网络作为函数逼近器来实现对由端部效应等引起推力波动的观测,以提高补偿的精度。仿真结果验证了控制策略的有效性。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM359.4

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【引证文献】
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2 孙立宁;李腾;刘延杰;;高加速精密直线电机运动平台键合图建模与分析[J];机器人;2011年04期
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【参考文献】
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【共引文献】
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4 王立强;卢琴芬;叶云岳;雷美珍;;基于虚拟仪器的三相直线感应电机静态测试系统[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 于明湖;张玉秋;叶云岳;姚泽勇;卢琴芬;;直线振荡电机谐振频率跟踪策略研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 曹荣敏;周惠兴;陈现敏;文华强;;基于永磁直线电机的倒立摆创新实验平台设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
7 陈益广;;永磁同步电机分数槽集中绕组的槽极数配合及磁动势[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
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9 曾桂银;刘海宝;张四华;谭晶莹;张锐;;缩放管换热器结构优化设计[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
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5 杨通;高速大推力直线感应电机的电磁理论与设计研究[D];华中科技大学;2010年
6 颜鹏达;斯特林型两级脉管制冷机理论与实验研究[D];浙江大学;2009年
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1 张志华;弧形直线电机伸缩门及其控制研究[D];河南理工大学;2010年
2 王旭强;圆筒型永磁直线同步电机电磁性能及温度场研究[D];河南理工大学;2010年
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6 冯媛媛;热处理零件组织性能分布的计算机预测及其结构设计[D];山东农业大学;2010年
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【同被引文献】
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1 张波;直线驱动式精密静压气浮平台的稳定性分析与实验研究[D];广东工业大学;2011年
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4 李文竹;直线感应电动机气隙变化对电机性能影响的研究[D];吉林大学;2006年
5 何星星;用于谱图分析的小波变换和卡尔曼滤波[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
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【二级引证文献】
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2 黄克;程广伟;蔺韬;;PMSM调速系统键合图建模与分析[J];火炮发射与控制学报;2012年02期
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1 曹江;;永磁直线同步伺服电机的端部效应分析[J];科技广场;2011年03期
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2 谢宝昌;王建辉;俞希递;;永磁直线同步电动机电磁力研究[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
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8 刘颖;徐彦霖;王增勇;;ф3以下奥氏体不锈钢管材的涡流检测[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
9 陈益广;;永磁同步电机分数槽集中绕组的槽极数配合及磁动势[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 夏加宽;高精度永磁直线电机端部效应推力波动及补偿策略研究[D];沈阳工业大学;2006年
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3 张其一;复合加载模式下地基极限承载力与安定性的理论研究及其数值分析[D];大连理工大学;2008年
4 赵希梅;高精度永磁直线同步电动机的二自由度鲁棒跟踪控制研究[D];沈阳工业大学;2008年
5 刘新华;新型磁场调制式磁性齿轮的设计研究[D];上海大学;2008年
6 李刚;基于直线电机的微细电火花加工系统及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 张代林;永磁同步直线电机伺服系统的控制策略和实验研究[D];华中科技大学;2007年
8 朱熙;旋转磁场电动式磁悬浮系统的建模与控制[D];北京交通大学;2011年
9 宋耀祖;激光散斑照相及其在传热学研究中的应用[D];清华大学;1988年
10 孙宜标;基于滑动模态的永磁直线同步电动机鲁棒速度控制[D];沈阳工业大学;2007年
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1 王健;大推力永磁直线伺服电机及驱动器设计[D];沈阳工业大学;2008年
2 王广宇;精密伺服用永磁直线电机推力波动分析及其控制模型研究[D];沈阳工业大学;2006年
3 朱志;磁悬浮机床用永磁同步直线电机及悬浮系统的研究[D];沈阳工业大学;2009年
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6 李皞东;电火花机床用永磁直线电机的端部效应及其控制的研究[D];沈阳工业大学;2002年
7 张宏;直线感应牵引电动机牵引性能的研究[D];西南交通大学;2006年
8 张与厚;永磁同步直线电机推力波动的分析与抑制[D];华中科技大学;2007年
9 赵丽君;小波分析在直线电机控制中的应用研究[D];沈阳工业大学;2006年
10 吕凌;大功率直线感应电动机的电磁计算及设计研究[D];华中科技大学;2007年
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