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永磁直线同步电机推力及其直接推力控制系统研究

崔皆凡  
【摘要】:直线电机与控制技术相结合形成的直线电机驱动系统在工业领域中的应用,有着旋转电机驱动系统无法比拟的优势。随着电力电子技术和各种新型控制策略的深入发展以及各种高性能电磁材料的研制成功,直线电机驱动系统蕴藏着巨大的应用潜力。 本文以国家自然科学基金项目:“数控机床回转送进精密直接驱动技术及其控制策略研究(项目批准号:50375102)”为背景,从直接驱动系统的应用现状和当前研究的热点问题出发,对直线电机技术及其控制技术进行研究。 提高推力、减小体积是开展直线电机研究的核心问题之一。文中从解析分析、数值分析与实验研究三个方面出发进行综合研究。分析永磁直线同步电机的电磁场、计算电磁力、分析直线电机参数变化对推力的影响以及直线电机推力实验。 推导了直线电机推力与直线电机动子尺寸、气隙、永磁体结构参数之间的解析关系式:从基本电磁理论出发,推导了推力密度的解析表达式。分析了永磁直线同步电机结构参数对直线电机推力的影响。 将旋转电机的直接转矩控制拓展应用于直线电机控制,研制了基于DSP的永磁直线同步电机的直接推力控制系统实验平台。对适合直线电机直接推力控制的方法进行理论分析和实验研究。 针对直线电机控制系统采用具有高鲁棒性能的滑模变结构直接推力控制的新思路,解决实际系统中存在的多种因素对控制性能的影响问题,达到抑制推力脉动并获得良好动态响应性能的目的。 将模糊控制和滑模控制的各自优点密切结合起来,针对滑模变结构控制中抖振现象采用模糊滑模直接推力控制策略,有效的抑制了滑模控制系统的抖振。


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