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无刷直流电机伺服系统先进控制策略的研究

无刷直流电机具有质量轻、寿命长、电磁转矩与磁链耦合小等优点,在伺服系统中获得了越来越广泛的应用,但是其存在换相时电磁转矩扰动、负载扰动、参数变化等。因此对无刷直流电机的驱动控制策略提出了很高的要求,需要有先进的控制策略来提高系统的控制性能。本文首先阐述了无刷直流电机原理,推导了无刷直流电机位置伺服系统的数学模型,建立了无刷直流电机的MATLAB仿真系统,为先进的控制策略应用提供一个试验平台。电子换相减小了电机质量与体积,增加了寿命,却引入换相电磁转矩扰动。本文在定量分析了换相期间电磁转矩扰动的基础上,提出一种抑止换相时电磁转矩扰动的新的分段电流控制策略:换相时段让电磁转矩与相电流恒定不变,实现无扰动换相;非换相时段使相电流快速跟踪给定电流指令。试验结果表明使用该策略与使用常规控制策略相比电磁转矩扰动明显减小,且转速越大扰动越小。无位置传感器技术是当前无刷直流电机控制的趋势。本文阐述了相电压检测法实现无位置传感器控制的原理,分析了  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

基于永磁同步电机的大型望远镜低速伺服系统研究

望远镜系统是集合了光学、机械、电控和图像处理等多种技术的高精度远程观测系统,在天体目标观测、激光通信、空间人造目标的监视定轨以及成像识别等领域有着非常重要的作用。随着天文学以及空间目标识别等相关技术的发展,要求望远镜系统拥有更强的空间观测能力,以实现对微小、暗弱和远距离目标的实时精密跟踪和监测。在此背景下,需要增大望远镜的主镜口径来获得更强的集光能力和更高的分辨率。同时,对执行跟踪任务的望远镜伺服控制系统也提出了更高要求,跟踪精度应达到角秒级。望远镜口径增大,伺服系统驱动电机的负载也相应增大,因此要求电机提供更大的驱动力矩来带动望远镜系统的轴系运转,通常应大于10~5 N×m。但是,有如此级别驱动能力的有刷直流力矩电机体积大、散热能力差,且由于机械换向引入非线性扰动,导致其低速性能较差。因此,有刷直流力矩电机已经难以胜任大型望远镜高精度跟踪系统的驱动任务。交流永磁同步力矩电机以其较高的功率密度、转矩惯量比和可靠性以及良好的低速性...  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

《佳木斯大学学报(自然科学版)》2018年06期
佳木斯大学学报(自然科学版)

空调无刷直流电机控制系统研究

0引言随着科学技术的发展和人们日益增长的物质需求,空调已经成为居民家中的越来越普及的一种家用电器。近年来,空调从诞生发展到今天,从起初功能单一的制冷空调到现在的多功能智能洗衣机,从有氟空调到现在的无氟空调,可谓是发展迅速。现在无刷直流电机因其体积小、可靠性高以及能够无级调速等优点成为空调压缩机的首选。因此,研究无刷直流电机空调控制系统具有很深远的影响,另外还有很好的实用价值和相应的社会效益和经济效益。1自适应模糊PID控制原理传统PID控制[2]是基于系统预测输出原理的实现和实际输出误差来控制系统的,控制量是通过对误差的积分、比例和微分来计算出控制量。其原理简单,易于实现。然而,传统的PID控制主要是线性控制与精确控制,但模糊控制的动态性能好,但其控制输入量仅有误差和误差率,或性能稳定且不好。综合两者,即PID控制和模糊控制组合,结合模糊控制和PID[3]控制仍保留两者的优点,自适应模糊PID控制成为我们的首选。自适应模糊PID...  (本文共3页) 阅读全文>>

《科技视界》2018年04期
科技视界

无刷直流电机在核检修设备中的应用与分析

1无刷直流电机的应用核检修设备一般都是在对核岛内部的关键设备进行检修时使用,由于辐射环境的影响,其一旦发生故障会对核岛设施产生损伤,并会给设备使用及维护人员增加额外的辐照剂量。从保护核岛和人员安全的角度出发,核检修设备的可靠性和可维修性一直都是体现核安全的重要特性之一。核检修设备的驱动方式一般分为电机驱动、气压驱动和液压驱动。其中,电机驱动的应用最为普遍。因此,选择核检修设备的驱动电机就显得尤为重要。交流电机结构简单,易于维护,但相对效率和可调节性都不高;有刷直流电机由于电刷换向时的物理接触,会产生噪声和电磁干扰,而核检修设备主要利用超声和涡流两种无损检测方法,噪声和电磁干扰会严重影响超声和涡流信号。随着无刷直流电机性能的提升,其效率高、干扰少、维护简单的优势越来越明显,因此其在核检修设备上的应用也越来越广泛。[1]核检修设备种类众多,运动方式也是多种多样,有的需要往复运动,有的需要在检修对象上按路径规划不断变换姿态,这些都需要...  (本文共3页) 阅读全文>>

《电子技术与软件工程》2018年14期
电子技术与软件工程

一种用于高速公路隧道风机的无刷直流电机设计与研究

无刷直流电机具有直流电机的启动特性和调速特性的方波直流电机,其基本结构包括电机本体、功率驱动器和传感器,随着电机技术、电力电子技术、数字控制技术和传感器技术的发展和应用,无刷电机的技术也日趋成熟,该电机无需电刷机械换向,并具有调速范围广,使用寿命长和运行稳定等诸多优点。目前,无刷电机在国防、机器人、航空航天、精密机床、高速公路隧道风机设备等领域得到了广泛应用。文献[5]利用建立了永磁直流无刷电机的有限元模型,并对有齿槽和无齿槽两种定子结构的永磁直流无刷电动机的电磁场进行仿真,得到了磁力线分布图及反电势波形图,并对仿真结果进行了分析。文献[6]设计出一种游标永磁电机,并建立永磁电机的解析模型,然后采用有限元法进行仿真分析,与得到的解析结算结果进行比较。文献[7]介绍了一种新型永磁型无轴承电机,采用Ansoft软件分析了其径向悬浮力和气隙磁密。文献[8]基于RS485技术开发了多台异步电机的变频调速系统。以上文献主要研究电机的有限元...  (本文共2页) 阅读全文>>

《矿业装备》2016年11期
矿业装备

无刷直流电机转速检测方法综述

众所周知,在矿山基础建设中,测量是控制的基础,如果测量不准确,好的控制算法也不会取得好的控制效果。为了更好的实现对无刷直流电机(BLDCM)转速的控制,在好的算法的同时,对电机转速的检测是十分重要的。本文总结了无刷直流电机转速的测量方法,论述了各种有效的检测手段,做出了归纳。无刷直流电机近年来得到广泛的应用,其具有控制简单、效率高、调速性能好、输出转矩大等特点。在机器人、航天航空、精密电子仪器与设备等对电机性能、控制精度要求较高的场合和领域,无刷直流电机的应用和研究受到了广泛的重视。随着无刷直流电机应用的不断发展,人们对电机的控制系统设计要求越来越高,为了实现速度闭环控制,需要测出电机转速大小。检测电机转速的方法有很多,按照检测所采用的工作原理通常可分为三种:模拟式、同步式和计数式。无刷直流电机又分为两类:有位置传感器的无刷直流电机和无位置传感器的无刷直流电机。由于多数无刷直流电机的容量都很小,一般不宜在轴上安装如测速电动机或光...  (本文共2页) 阅读全文>>

《黑龙江科技信息》2017年04期
黑龙江科技信息

无刷直流电机在矿井提升机中的应用分析

矿井提升机是矿山电气设备的一个重要组成部分,同时也是各国在电气控制领域的一个重要的研究热点。井下复杂的工作环境要求矿井提升机具有良好的调速性能、较好的启动性能、较硬的特性曲线、节能环保、四象限运行等工作特性。无刷直流电机能很好的满足其要求,但是一种新型电机的投入使用必须经过理论验证和模拟运行,但是实物模拟太过耗费人力物力,因此本文采用MATLAB仿真平台进行仿真模拟,能够节省大量的人力、财力、物力。1无刷直流电动机的基本结构与数学模型无刷直流电动机(BLDCM)的主要构成分为三部分,分别是位置传感器、电子开关(逆变器)和电动机本体。其中无刷直流电动机本体与永磁同步电动机(PMSM)在结构式非常相似,只是相对于永磁同步电动机少了笼形绕组和一些其他的启动装置。其转子由永磁钢制成并且按照一定极对数组成,定子绕组则一般制成多相。无刷直流电动机基本结构简图如图1所示。在给定子绕组通电时,转子磁极所产生的磁场会与相电流相互作用从而产生转矩,...  (本文共1页) 阅读全文>>