收藏本站
《华中科技大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高响应短行程直线直流电机的建模、控制与实验研究

杜志强  
【摘要】: 直线电机直接驱动精密控制系统是近十几年发展起来的一种新型进给传动方式,由于它消除了传统机械传动链所带来的一系列不良影响,极大地提高了进给系统的快速反应能力和控制精度,在各类高速、精密加工设备中具有广阔的应用前景。因此,得到了国内外学术界和工业界的广泛关注。 本论文在明确直线电机及其控制技术研究的理论意义、实用价值、发展现状和趋势的基础上,针对一种新研制的高响应短行程永磁直线直流电机提出了位置伺服控制的相关理论和方法,重点研究了直线电机的数学模型、控制策略、控制系统的设计与实现以及相关的实验,解决了高响应短行程永磁直线直流电机应用于直接驱动动态聚焦模块伺服控制系统实践过程中所遇到的相关技术问题。 首先阐述了短行程永磁直线直流电机的基本工作原理和结构特点,然后从能量转换的基本定律出发,采用理论分析的方法,结合其具体应用对象对直线电机动态特性的关系式进行了推导,提出和建立了直线电机的数学模型,给出了直线电机的动态系统结构图和传递函数关系式。此外,还对直线电机的动态特性和影响其动态性能的参数进行了分析,并对其数学模型进行了实验验证。 在对直线电机伺服控制系统数学模型进行研究的基础上,针对直线电机位置伺服控制系统要求有较好的位置跟踪性能的特点,提出了基于对象模型的位置前馈跟踪控制策略,设计了相应的反馈控制器和前馈控制器。研制出了基于数字信号处理器DSP(TMS320LF2407A)的直线电机数模混合双闭环(位置环和电流环)位置伺服控制系统,即位置环为数字控制,由DSP完成,用于实现位置前馈跟踪控制算法和较高的位置控制精度,而电流环及PWM由模拟电路完成,以满足电流环实时控制的需要。此外,对基于DSP的数字控制器的硬件采用总线隔离驱动技术结合其实际应用进行了系统扩展,设计了数字控制器软件,并对硬件和软件设计中的相关技术进行了研究和探讨。 针对直线电机实验研究的特殊性,建立了基于DSP开发系统的实验研究平台,利用直线电机自带的光栅尺,对直线电机及其位置伺服控制系统进行了系统的实验研究。首先对直线电机的模型参数和性能参数进行了测量,然后对位置前馈跟踪控制策略进行了实验验证,实验对比结果表明了提出的控制策略的有效性。研制了直线电机直接驱动动态聚焦模块试验样机系统。 论文对一种新研制的高响应短行程永磁式直线直流电机的工作机理、数学模型、控制策略、控制系统的设计与实现以及相关的实验进行了系统的研究,并在理论和实践研究中取得了一些成果。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM33

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杜志强;黄桂琴;艾武;常雪峰;;基于DSP的直线直流电机数字控制器设计[J];计算机工程与应用;2008年27期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 阮德玉;车辆主动悬架用永磁直线直流作动器的设计与实验研究[D];重庆大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 宋媛;新型永磁动圈式直线电机的优化设计及性能分析[D];太原理工大学;2011年
2 刘丽丽;音圈电机位置伺服控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 黄伟光;基于直线电机的纠偏系统研究[D];华中科技大学;2009年
4 卞林玉;基于DSP的直线电机控制[D];南京航空航天大学;2012年
5 杨帅;永磁直流直线电机推力的优化设计[D];河北工业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵虎,李睿;精密永磁直线电机的自适应滑模控制(英文)[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年04期
2 叶云岳,陆凯元;直线电机的PID控制与模糊控制[J];电工技术学报;2001年03期
3 田艳丰,郭庆鼎;永磁直线同步电动机的滑模-H_∞鲁棒跟踪控制[J];电工技术学报;2004年04期
4 叶云岳;现代驱动技术综述[J];电机技术;2005年01期
5 郭庆鼎,郭威,周悦;交流永磁直线同步电机伺服系统的预见前馈补偿[J];电机与控制学报;1999年03期
6 张振红,焦留成,王大虎,王福忠;基于模糊神经网络的故障诊断在永磁直线同步电动机中的应用[J];电机与控制学报;2003年01期
7 张宏伟,康润生,王新环,王福忠;基于神经网络的永磁直线同步电动机推力波动补偿的仿真研究[J];电机与控制学报;2004年04期
8 郜业猛,杨正新,于世江,张翊诚;直线电机在数控机床进给系统中应用现状与趋势[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2002年05期
9 李立毅,李立清,吴红星,胡余生,邹积岩;Novel sucker rod pumping system based on linear motor technology[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2004年01期
10 陈渊睿,吴捷,Norbert C.Cheung;永磁直线电机的模型参考自适应控制[J];华南理工大学学报(自然科学版);2003年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈荣;永磁同步电机伺服系统研究[D];南京航空航天大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘文怡;杨慧;梁炜;;基于DSP和以太网的视频监控系统的设计与实现[J];安防科技;2009年09期
2 张存礼;电压型逆变器供电的导步电动机空间矢量的研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2005年04期
3 赵涛,徐圣林;全桥PWM步进电机微步距驱动器A3955S[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年02期
4 江明,王伟;变频调速技术的发展概况及趋势[J];安徽机电学院学报;2002年04期
5 郎朗,孙四海,陈跃东;FUZZY—PI控制器在双闭环串级调速系统中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年03期
6 邢景虎;陈进;;模糊控制在二级倒立摆系统中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年03期
7 洪乃刚;虚拟实验在电力拖动自动控制课程教学中的应用[J];安徽工业大学学报(社会科学版);2004年03期
8 曹承奇;;浅谈ABB变频器在转炉炼钢上的应用[J];安徽冶金;2012年01期
9 贺文涛;苏建徽;张国荣;;光伏水泵变频器的设计[J];中国建设动态.阳光能源;2005年06期
10 叶爱芹;潘颖;;全数字化抗三相不对称光伏正弦波逆变电源[J];安徽科技学院学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄波;林健;;直接转矩控制在拖动技术中的仿真与分析[A];煤炭机电与自动化实用技术[C];2012年
2 曹智荀;;基于DSP的AGV新型运动控制器的设计和应用[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
3 黄正荣;;工程系统及环境的不确定性与工程风险控制[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
4 段丽;;PWM系统电磁兼容性分析及设计[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
5 程丹;冯虎田;殷爱华;;滚珠丝杠激光动态测量系统设计与实现[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
6 喻冬梅;汪建兵;王后平;;船用天线跟踪稳定平台的设计[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
7 张海平;熊静琪;;基于嵌入式Internet的运动控制器的设计与实现[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
8 张宇华;余发山;董爱华;;αβ变换法交流电机转矩间接检测的研究与仿真[A];第十九届电工理论学术年会论文集[C];2007年
9 付子义;王强;;PMLSM垂直运输系统控制设计研究[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
10 吕刚;范瑜;;基于最小二乘广义支持向量机的永磁直线同步电动机建模[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(下册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
2 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
3 赵晓云;基于回旋谐振机制的特殊电真空器件研究[D];电子科技大学;2011年
4 李奇南;钢板磁悬浮系统控制[D];浙江大学;2010年
5 胡楚雄;基于全局任务坐标系的精密轮廓运动控制研究[D];浙江大学;2010年
6 张红娟;变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究[D];太原理工大学;2011年
7 关丽荣;基于反推技术的永磁直线同步电机控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
8 王苏敬;大功率机车柴油机时间控制式燃油喷射控制系统研究[D];北京交通大学;2011年
9 常胜;半挂汽车列车动态特性分析与鲁棒控制[D];吉林大学;2011年
10 赵小军;基于谐波平衡有限元法的变压器直流偏磁特性研究[D];华北电力大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪鹏飞;基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究[D];安徽工程大学;2010年
2 凌刚;基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究[D];安徽工程大学;2010年
3 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
4 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 孔文杰;基于图像处理和DSP的交通灯实时智能控制系统研究[D];郑州大学;2010年
6 史文韬;基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 史大伟;宽频调速系统设计及精度分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 朱向东;高速机床伺服进给系统定位精度的控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 王彬;船舶多航态对减摇鳍电伺服系统影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王嘉男;海洋潜器全方位推进器主轴控制系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵吉文;谢芳;苏亚辉;陈晓宁;;基于离散样本的一种最优化方法研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年04期
2 王国丽,顾亮,孙逢春;车辆主动悬架技术的现状和发展趋势[J];兵工学报;2000年S1期
3 彭俊;田奎森;;基于Ansys的永磁同步电机电磁场有限元分析[J];大功率变流技术;2009年02期
4 薛志强;罗雷;周羽;;永磁直线无刷直流电机推力波动仿真分析及削弱方法[J];船电技术;2010年05期
5 叶云岳,陆凯元;直线电机的PID控制与模糊控制[J];电工技术学报;2001年03期
6 张春良,陈子辰,梅德庆;直线驱动新技术及其在加工装备上的应用[J];电工技术学报;2002年05期
7 陈宇,卢琴芬,叶云岳;长定子同步直线电动机的设计及其优化[J];电工技术学报;2003年02期
8 王淑红;熊光煜;;新型筒型永磁动圈式直线电动机气隙磁场解析分析[J];电工技术学报;2007年05期
9 陆华才;江明;郭兴众;陈其工;;永磁直线同步电机推力波动约束[J];电工技术学报;2012年03期
10 贺凯;熊光煜;;基于Matlab7.1/Simulink的永磁直线同步电机的建模与仿真[J];电力学报;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 孙建民;车辆主动悬架系统控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
2 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
3 李鸣鸣;大行程纳米定位系统若干关键技术研究[D];上海大学;2007年
4 潘炼东;开放式机器人控制器及相关技术研究[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李子鑫;基于微机控制的直线电机驱动系统研究[D];浙江大学;2004年
2 李敬华;数控布带缠绕机设备改造及控制系统研究[D];西北工业大学;2005年
3 张光远;用于电火花加工机床的直流直线电机DSP控制技术研究[D];山东大学;2005年
4 杨光;基于三维磁场计算的永磁音圈电机结构优化设计[D];天津大学;2004年
5 潘若明;带钢纠偏控制系统的研究[D];东北大学;2006年
6 刘哲;主动悬架的控制策略与仿真研究[D];吉林大学;2007年
7 张盛锋;永磁直线同步电动机关键技术的研究[D];沈阳工业大学;2007年
8 钱军民;基于ARM的纠偏系统设计与实现[D];同济大学;2007年
9 肖宇;基于DSP的低速磁浮列车牵引矢量控制系统研究[D];浙江大学;2007年
10 魏彦江;基于DSP的感应电机调速系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 邵汉卿;阮健;李胜;胡玮;汪晓文;;基于DSP的高频电液激振台控制器[J];机电工程;2012年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘晓庆;基于直线电机的机器视觉高速定位系统[D];华中科技大学;2011年
2 邵汉卿;基于DSP的高频电液激振平台的控制器研究[D];浙江工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹宏伟,邓泽生,邬伟杨;DSP用于无传感器的直流无刷电机的控制[J];半导体技术;2001年05期
2 张承宁,孙逢春,余晓江;电动汽车的几种驱动系统分析比较[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1995年04期
3 赵虎,李睿;精密永磁直线电机的自适应滑模控制(英文)[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年04期
4 张志远,万沛霖,涂巧玲;应用模糊神经网络完成模糊控制器的设计和仿真[J];重庆工学院学报;2000年02期
5 杨 霞,任 敏;专家控制的PID交流伺服系统的研究[J];燕山大学学报;2002年02期
6 张斌,吉传稳,刘琨,胜晓松,左燕生;具有多种电机控制模式的伺服驱动器的研究[J];电工电能新技术;1999年01期
7 郭庆鼎,孙艳娜;直线永磁同步伺服电动机的H~∞鲁棒自适应控制[J];电工技术学报;2000年04期
8 孙宜标,郭庆鼎,孙艳娜;基于模糊自学习的交流直线伺服系统滑模变结构控制[J];电工技术学报;2001年01期
9 汪旭东,王福忠,王兆安,焦留成,袁世鹰;不对称运行永磁直线同步电动机稳态性能计算[J];电工技术学报;2001年02期
10 王丽梅,郭庆鼎;基于转子凸极跟踪的永磁同步电机转子位置的自检测方法[J];电工技术学报;2001年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄治清,刘斌;工业电加热设备的恒温模糊控制系统[J];西南交通大学学报;1995年03期
2 李品华,顾力强;汽车传动系故障诊断计算机辅助系统[J];传动技术;1996年02期
3 沈希,王烈鑫,赵国军,计时鸣,席静珠,滕宝善,朱永坤;小型制冷压缩机全自动测试系统[J];流体机械;1996年04期
4 廖海平,林瑞光,陈永校;基于新型功率变换器的SRM微机控制系统[J];微特电机;1997年05期
5 王华强;;工控组态软件的功能分析和应用实例[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1997年01期
6 王华强;;工控组态软件功能分析和应用实例[J];电气自动化;1998年04期
7 王玲花,高胜建,陈德新,沈祖诒;水轮机调速器研究综述[J];人民黄河;2001年03期
8 夏渊,刘建华,张欣,周希德;发动机空燃比控制策略的研究[J];汽车工程;2002年01期
9 彭武,张俊智,卢青春;混合动力电动公共汽车控制策略的仿真[J];公路交通科技;2003年01期
10 黄妙华,喻厚宇;串联混合动力电动客车控制策略的优化设计[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李勇;熊忠良;宋忠旭;徐涤平;梅书棋;杨宜生;;规模化猪场猪呼吸道病综合症的发生和控制策略[A];中国畜牧兽医学会家畜传染病学分会成立20周年庆典暨第十次学术研讨会论文集(上)[C];2003年
2 倪洪飞;董雄鹤;郑建波;;MATLAB/Simulink/Stateflow在AMT换挡控制策略开发中的应用[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
3 李虎;王立刚;邱建军;;农田生态系统非点源氮污染研究进展[A];全国农业面源污染综合防治高层论坛论文集[C];2008年
4 徐广勇;靖建征;;两段法种分集散控制系统的应用浅析[A];河南省冶金企业创新与和谐发展研讨会——暨技术经济年会论文集[C];2008年
5 温志强;王丹;李国强;;中厚板轧后冷却冷速控制策略的分析[A];2009年全国高品质热轧板带材控轧控冷与在线、离线热处理生产技术交流研讨会文集[C];2009年
6 胡晓阳;龚传利;;碗米坡水电厂AGC控制策略改进[A];中国水力发电工程学会信息化专委会2009年学术交流会论文集[C];2009年
7 黄伟;李秀峰;邓勇;郭瑞鹏;;基于内点-分支定界法的自动电压控制系统[A];2009年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2009年
8 孙进;张卫东;;控制冷却技术及控制策略在中厚板上的应用[A];全国冶金自动化信息网2010年年会论文集[C];2010年
9 胡松涛;宋伟;李绪泉;;水冷多联机系统控制策略的研究[A];山东土木建筑学会热能动力专业委员会第13届学术交流会论文集[C];2010年
10 王毅;成胜超;谢如贤;;一种典型的系统结构及其控制策略的优化分析[A];全国青年管理科学与系统科学论文集(第1卷)[C];1991年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 曹智辉 通讯员 毛彤灵;我市结核病控制策略覆盖率达100%[N];韶关日报;2006年
2 ;梅兰日兰EXTREME系列UPS提高响应速度[N];中国计算机报;2003年
3 河南鑫欣牧业 张清海;规模化猪场猪呼吸道疾病综合征(PRDC)的控制策略及效果[N];中国畜牧报;2005年
4 刘革;我市结核病控制策略覆盖率达100%[N];安庆日报;2006年
5 刘立茂;猪场疾病控制策略[N];河北科技报;2007年
6 孙琳 毛晓玲;制定控制策略 规避审计风险[N];中国审计报;2003年
7 王林;巧记结核病控制策略(DOTS)[N];农村医药报(汉);2006年
8 滕宝龙;疾病控制策略使我省结核病防控成效显著[N];青海日报;2007年
9 胡文华;我国重大疾病预防控制取得显著成效[N];中国医药报;2007年
10 赵三明;博世新型控制策略提升CVT水平[N];中国工业报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜志强;高响应短行程直线直流电机的建模、控制与实验研究[D];华中科技大学;2006年
2 刘军;基于阈值控制策略的若干生产问题的研究[D];浙江大学;2005年
3 孙凯;自抗扰控制策略在永磁同步电动机伺服系统中的应用研究与实现[D];天津大学;2007年
4 车双良;高精度光电测控系统及其控制策略研究[D];西北工业大学;2003年
5 邵玉平;柴油机微粒捕集器逆向喷气再生技术研究[D];天津大学;2005年
6 程汉湘;配电系统StatCom的动态性能及其控制策略研究[D];华中科技大学;2004年
7 李晶;变速恒频双馈风电机组动态模型及并网控制策略的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
8 李玉玲;电流型PWM整流器及其控制策略的研究[D];浙江大学;2006年
9 曹珊;基于CAN总线的混合动力汽车辅助动力单元系统与控制策略研究[D];吉林大学;2007年
10 颜兵兵;拱泥仿生机器人系统设计及其虚拟样机研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王念星;基于需求修复与更新的民航收入管理存量控制策略[D];四川大学;2004年
2 袭著永;混合动力电动汽车控制策略的仿真研究及优化[D];合肥工业大学;2005年
3 唐睿;液化石油气单一燃料电控发动机起动控制策略的研究[D];吉林大学;2005年
4 王勇;牵引力合成式混合动力驱动系统的建模与仿真[D];武汉理工大学;2006年
5 史文庆;DC-DC开关电源电荷控制模式应用研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
6 赵玉东;太阳能电动车动力系统参数匹配及仿真研究[D];吉林大学;2007年
7 杨东升;面向并联机床的开放式数控系统的研究与开发[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2007年
8 张腾超;无轴承异步电机基础理论与实验研究[D];江苏大学;2006年
9 李新春;混合动力电动汽车驱动控制系统研究[D];广西大学;2006年
10 管彦;用Boost电路提高交直交矩阵变换器电压传输比的研究[D];湘潭大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026