永磁同步直线电机

摘要： 为提高永磁同步直线电机的控制性能,文章提出一种改进人群搜索算法(improved seeker optimization algorithm,ISOA)优化的模糊PID控制策略。根据直线电机的工作原理建立数学模型,针对PID控制难以达到理想效果,在位置环中引入模糊控制,对PID参数进行实时调节;针对人群搜索算法(seeker optimization algorithm,SOA)存在陷入局部最优、搜索精度不高等缺陷,引入了模拟退火思想,同时对惯性权重进行了非线性改进,通过测试函数检验,验证了改进后的算法具有更好的全局搜索能力和搜索精度。利用该算法解决直线电机模糊PID控制参数的优化问题,仿真和实验结果均表明:ISOA优化后的模糊PID控制有效地提高了永磁同步直线电机系统的响应速度、稳定性以及鲁棒性。

摘要： 为了提升永磁同步直线电机作业参数预测精度,改善电机模型控制效果,对电机模型预测控制器作业原理展开探究,提出预测控制系统设计研究。该系统利用预测模型获取电机作业参数数据,经过反馈校正,采取滚动优化处理,生成电机作业控制命令。系统测试结果显示,本电机模型预测控制系统能够较为精准的识别电机作业速度,最大误差为0.0^(3)m/s,达到模型预测精度要求,并且电机作业控制达到了操控标准,可以作为电机作业控制辅助工具。

摘要： 为解决无铁芯永磁同步直线电机推力及推力波动问题,提出新型永磁体结构设计原理,建立物理模型,设计一种新型永磁体结构的无铁芯永磁同步直线电机,并对其结构参数进行优化。对新型磁极结构的磁场、直线电机的推力与推力波动进行有限元分析,以推力不削弱、推力波动最小作为优化目标,进行电机推力性能优化。通过重复定位精度的测量,验证新型磁极阵列抑制推力波动的有效性。结果表明:文中所提出的新型磁极布置与常规磁极布置相比,提高了无铁芯永磁同步直线电机的推力、定位精度,并降低了其推力波动率。

摘要： 关于常见直线电动机,其主要采用异步电机,无论是其控制效率还是控制性能上均存在一些不足之处。基于永磁材料自身性能的不断提升,尤其是钕铁硼永磁材料等,如新鲜血液般注入永磁同步直线电机,很大程度上提高了其可靠性。课题组将立足此类直线电机,分析研究有关其驱动控制系统的设计技术要点。研究结果表明:采取直接驱动系统,能避免过去在伺服执行过程中的机械传动步骤,实现伺服电机直接连接运动部件,提高了动态响应速度;该直线电机在定位精度、相关动态性能等方面远优于其他电机,在机器人、数控机床等领域的应用前景较为广阔。

摘要： 煤炭、矿石等散装物料普遍存在最后“十公里”的运输问题。本文提出了一种由永磁同步直线电机驱动的磁动力物料运输列车方案,介绍了永磁同步直线电机的理论模型,基于电机推力要求进行了电机参数设计,利用有限元软件校核了Halbach永磁阵列磁场强度。基于SIMPACK多体动力学软件建立了磁动力物料运输列车的动力学模型,分析了列车直线安全性和曲线安全性等动力学指标。研究结果表明:磁动力物料运输列车设计方案合理可行,动力学性能满足使用要求,能够为散装物料的短距离运输提供一种解决思路。

摘要： 针对永磁同步直线电机(PMLSM)因外部干扰和内部参数变化引起的转速波动,导致电流预测控制系统的控制性能降低问题,课题组提出了一种基于参数调整的改进电流预测控制系统。首先通过2步电流预测控制以及校正因子对预测电流进行优化,改善电流预测控制系统,减少响应时间,保证系统的稳定性;再通过参数调整器来修正预测控制器中电机的参数,减小永磁同步直线电机的速度稳态波动,消除由系统扰动引起的稳态电流和暂态误差。仿真结果表明:在永磁同步直线电机参数不匹配的情况下,所提出的控制方案是有效的。

摘要： 针对高速、高响应数控机床的控制要求,本文构建了三电平永磁同步直线电机(Permanent Magnet Synchronous Linear Motor, PMSLM)进给系统,其单管耐压要求低,开关损耗小等特点可更好实现高功率因数及高功率密度需求,基于此系统引入的模型预测转矩控制算法针对被控对象逆变器功率器件整体离散的特性,通过价值函数值得出最优矢量对被控系统进行调节,使该控制系统具有更好的动态响应特性和鲁棒性。利用Matlab/Simulink构建了三电平永磁同步直线电机模型预测转矩控制仿真模型,并对静态和动态运行特性分别进行分析,仿真结果验证了该系统具有更好的稳态控制特性。

摘要： 以高加速度与高推力密度为设计目标,设计了一种平板双边型永磁直线电机。首先通过分析极槽配合对推力性能的影响,选择了合适的极槽配合;其次采取抑制推力波动的措施对结构进行了优化,并对动子结构进行轻量化设计以提高加速度;然后基于有限元研究了两种电密情况下的电感参数和推力性能,得到空载运行情况下的动子加速度;最后,研究了两台组合式结构或永磁分段斜极的方法进一步降低推力波动,实现了大推力、低波动和高加速度的设计目标。

摘要： 针对永磁同步直线电机(PMLSM)在运动中非线性摩擦力对运动轮廓干扰的问题,由于传统的PID控制不能满足较高的控制需求,本文提出了一种基于滑模控制器(SMC)和干扰观测器(DOB)相结合的轮廓控制器,该控制器能够有效地抑制干扰,并且提高运动轮廓的精度。SMC是一种变结构控制,具有较强的鲁棒性,而DOB能够对外部的干扰进行有效的抑制。给出永磁同步直线电机数学模型,并在Simulink进行仿真与分析后,表明该控制系统具有很好的鲁棒性以及较好的运动轮廓。

摘要： 永磁同步直线电机组成的运动平台在高速高精度的定位系统有着广泛应用,其控制策略通常采用“反馈+前馈”复合控制方案,前馈参数的整定是“反馈+前馈”复合控制方案的技术难题。针对工程应用中前馈参数难以整定问题,在运动平台上采用“三环PID+三参数前馈”的复合控制方案并使用四阶S曲线规划算法构建高速高精度伺服系统,提出使用差分进化算法对3个前馈参数进行智能优化,设计了3种适应度函数,可根据系统性能要求针对性优化动态性能或静态性能。实验结果表明,与纯PID控制效果相比,在前馈参数智能整定后,针对动态性能优化的系统最大动态误差降低了90%,针对静态性能优化的系统最大静态误差降低了96.4%,说明了前馈智能整定算法能够获取前馈参数最优值,充分发挥复合控制器优势,优化系统性能,适用于实际的工程应用。

摘要： 直线电机具有结构简单、定位精度高和反应速度快等突出优点,作为直线运动驱动装置广泛应用于工业场合.本文研究双边平板型永磁同步直线电机拓扑结构,分析其性能和优化其磁极结构.本文采用设置优先级参数和约束条件,并结合正交优化的方法来确定磁极结构的最优参数,实现高推力、低推力波动和高推力与永磁体体积之比的设计目标.研制一台双边平板型永磁同步直线电机并进行实验测试,验证该方法的有效性.

摘要： 本文针对两台永磁同步直线电机展开位置跟踪的研究.先对永磁同步直线电机的数学模型展开讨论,再给出两台永磁同步直线电机的位置跟踪策略,最后在dSPACE的半实物仿真平台上开展相应的实验.实验结果表明,给出的跟踪策略能把两台电机之间的跟踪精度控制在0.18mm以内.

摘要： 引入重心邻域算法(gravity neighborhood center algorithm,GNCA),以解决无铁芯永磁同步直线电机(permanent magnet permanent magnet synchronous linear motor,PMSLM)多目标优化设计问题.针对应用于微秒激光雕刻机中的PMSLM,采用等效磁化强度法,分析气隙磁密、感应电动势谐波畸变率、推力、推力波动的解析表达式,将永磁体、极距、气隙等结构参数作为变量,以平均推力保持不变,谐波畸变率及推力波动率最小作为优化目标.采用重心邻域算法,根据全局最优值与目标函数重心的邻域关系,通过对“重心”的快速精准定位,获得最优的电机结构参数,实现电机的最佳运行性能.GNCA得到的电机优化结果与设计目标具有良好的一致性,有限元仿真分析与样机测试验证了所提方法的正确性和有效性.

摘要： 无槽圆筒型永磁同步直线电机的初级是开断的,因此其绕组电感存在不对称现象,导致电机数学模型更加复杂,影响了电机的推力特性及控制性能,本文对这一特性开展研究.首先基于有限元仿真模型分析了电机电感不对称规律,分别分析了导致电机自感、互感不对称的原因.随后建立了考虑电感不对称的圆筒型永磁同步直线电机的数学模型,定量地研究了电感不对称对电机推力波动和平均推力的影响.进一步,提出了两种初级三段式的模块化结构,以抑制电感不对称现象,降低电机的推力波动.最后,研制了一台无槽圆筒型永磁同步直线电机样机进行测试,对电机的电感不对称特性及推力波动特性进行了实验验证.

摘要： 针对永磁同步直线电机初级长度和边齿对抑制端部效应的影响进行计算研究。利用永磁同步直线电机端部力与初级长度的关系式，计算出最优初级长度并仿真验证结果，利用Ansoft对不同边齿削角长度进行仿真对比，得出了最优边齿削角长度，并与优化后初级长度做对比得出结论。为永磁同步直线电机端部力和初级长度的计算提供了依据。

摘要： 常规PID控制虽然结构简单、输出稳定、易实现，但在高速高精度应用场合却不能达到理想的控制效果。永磁同步直线电机具有非线性、耦合性、负载扰动、时变不确定性等特点，简单PID控制很难做到精确的控制。滑模控制是一种很好的非线性控制方法，针对永磁同步直线电机控制过程中动态响应慢，抗干扰能力差等不足，本文提出用滑模控制器代替PID控制器的控制策略，实验仿真结果表明，相对于PID控制器，系统在快速性及稳定性方面得到很好的提高。

摘要： 传统的单井道单轿厢电梯仅靠提升运行速度、提高轿厢容量以及配置等无法满足高层或超高层建筑高效运送乘客和货物的要求.本文提出了一种新型永磁同步直线电机直驱多轿厢循环电梯结构设计方案及其相应的高效运行控制策略.分析结果表明,永磁同步直线电机驱动的多轿厢循环电梯具有建筑物空间利用率高、候梯时间短,运力与运量可根据客流量及运行时段柔性调整以及能量利用率高等特点,在电梯的安全性和舒适度方面也具有明显的优势.

摘要： 由于直线电机直接带动负载,负载冲击、摩擦力、噪音等外界环境不确定扰动也会直接作用在电机上,因此永磁同步直线电机控制系统需要更高的抗干扰能力.经典PI控制调节时间长,鲁棒性差;传统ADRC控制虽然调节时间短,鲁棒性强,但调节参数较多,ESO状态观测器模块亦不能完全跟踪到外界总干扰值;本文提出的改进型ADRC自抗扰方法,利用扩张状态观测器ESO1估算未知扰动量并给予实时动态补偿,实现了精确补偿功能,将PD控制模块引入ADRC自抗扰部分,从而消除了原有ADRC系统的颤抖现象,仿真结果证明,改进ADRC控制算法具有良好的抗外扰能力.

摘要： 针对永磁同步直线电机驱动的快速刀具伺服(FTS)系统在受到负载扰动、系统参数变化影响时,系统对输入信号的轨迹跟踪问题,介绍了一种基于零相位误差跟踪控制器(ZPETC)、零相位滤波器(ZPF)的自适应控制与干扰观测器(DOB)相结合的控制策略.ZPETC和ZPF构成的前馈控制器在保证零相位误差的同时,改善了系统增益性能,此基础上引入的自适应控制使系统在参数变化时,仍具有良好的跟踪性能.同时,DOB来提高系统鲁棒性.仿真结果表明,此控制方案对输入信号具有较好的跟踪性能的同时,能够很好地抑制系统的负载扰动.

摘要： 永磁同步直线电机(PMLSM)直接驱动XY平台数控系统在加工零件时负载扰动以及系统参数的变化会使其产生轮廓误差,而且任意轨迹轮廓误差为非线性函数不易进行建模.本文采用适用于任意轨迹建模的等效误差法建立XY平台非线性误差模型并采用模糊滑模控制设计轮廓控制器,通过其逼近能力使误差量在有限时间内趋近于零,以满足XY平台数控系统的高精度加工要求.仿真结果表明,所设计控制系统能有效提高XY平台的轮廓加工精度.

摘要： 本发明提供了一种永磁直线同步电机非均匀混合永磁体励磁拓扑结构，包括次级磁轭，次级磁轭上设有永磁体，一个极距内永磁体以N极、S极交替排列；每极下永磁体采用非均匀分块结构，包括设于中间的至少一块径向充磁稀土钕铁硼永磁体和设于两端的径向充磁铁氧体永磁体，相邻径向充磁稀上钕铁硼永磁体之间通过隔磁块隔开。本发明通过永磁体尺寸调节气隙磁密，改善气隙磁密正弦性，进而减小了感应电动势谐波含量与电磁推力的波动。通过钕铁硼材料和铁氧体材料的不同工作点模拟永磁体的不可逆去磁，改善了电机的抗去磁能力；同时提高了永磁体使用率，节约了成本，适用范围广泛，有广阔的应用前景。

摘要： 本实用新型提供了一种永磁直线同步电机非均匀混合永磁体励磁拓扑结构，包括次级磁轭，次级磁轭上设有永磁体，一个极距内永磁体以N极、S极交替排列；每极下永磁体采用非均匀分块结构，包括设于中间的至少一块径向充磁稀土钕铁硼永磁体和设于两端的径向充磁铁氧体永磁体，相邻径向充磁稀土钕铁硼永磁体之间通过隔磁块隔开。本实用新型通过永磁体尺寸调节气隙磁密，改善气隙磁密正弦性，进而减小了感应电动势谐波含量与电磁推力的波动。通过钕铁硼材料和铁氧体材料的不同工作点模拟永磁体的不可逆去磁，改善了电机的抗去磁能力；同时提高了永磁体使用率，节约了成本，适用范围广泛，有广阔的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种永磁同步直线电机的直线运动机构，包括次级和初级，次级包括次级轭板和永磁体阵列，初级包括初级铁芯和初级绕组，永磁体阵列包括沿前后方向依次设置的前永磁体组、中永磁体组和后永磁体组；中永磁体组整体相对于所述前永磁体组向左偏移或向右偏移，并且偏移的距离为τ/2；前永磁体和所述后永磁体沿前后方向的宽度均为m，中永磁体沿前后方向的宽度l＝2m。本发明的中永磁体磁极相对于前永磁体偏移τ/2，这样使得电机同一端部产生的推力波动的相位相差90°，推力波动能相互抵消，可以同时削弱直线电机的端部效应和由法相力波动引起的推力波动问题，同时具有制作工艺简单、便于批量生产的优点。

摘要： 本发明公开了一种永磁同步直线电机的直线运动机构，包括次级和初级，次级包括次级轭板和永磁体，初级包括初级铁芯和初级绕组，所述初级铁芯上贯通设置有多个电枢中间齿槽，初级铁芯与所述次级轭板之间存在气隙，初级铁芯包括第一部分和第二部分，第一部分左右方向的长度L

摘要： 本发明公开了一种永磁同步直线电机的直线运动机构，包括次级和初级，次级包括次级轭板和永磁体，初级包括初级铁芯和初级绕组，所述初级铁芯上贯通设置有多个电枢中间齿槽，初级铁芯与所述次级轭板之间存在气隙，初级铁芯包括第一部分和第二部分，第一部分左右方向的长度L

摘要： 本发明公开了一种永磁同步直线电机的直线运动机构，包括次级和初级，次级包括次级轭板和永磁体阵列，初级包括初级铁芯和初级绕组，永磁体阵列包括沿前后方向依次设置的前永磁体组、中永磁体组和后永磁体组；中永磁体组整体相对于所述前永磁体组向左偏移或向右偏移，并且偏移的距离为τ/2；前永磁体和所述后永磁体沿前后方向的宽度均为m，中永磁体沿前后方向的宽度l＝2m。本发明的中永磁体磁极相对于前永磁体偏移τ/2，这样使得电机同一端部产生的推力波动的相位相差90°，推力波动能相互抵消，可以同时削弱直线电机的端部效应和由法相力波动引起的推力波动问题，同时具有制作工艺简单、便于批量生产的优点。

摘要： 本发明公开一种双边永磁体交错型模块化连续极永磁同步直线电机，通过双边永磁体交错排列，调整了连续极电机的端部力波形及波动规律，定位力周期由于永磁体交错的设置方式调整为以电角度180°为一个周期，同时基本消除了端部效应产生的定位力谐波，同时由于隔磁结构长度的设置，使得单元电机上产生的定位力反相而抵消，抑制连续极电机的推力波动。本发明通过调整单元电机间三相绕组相序，一方面使不同单元电机上同相绕组的电角度基本相同，从而不影响输出推力均值；另一方面调节单元电机端部磁场分布，使每个单元电机上各相绕组与端部的相对位置不同，从而调节端部效应对三相绕组不对称性的影响，最终达到抑制推力波动，利于提高控制系统性能。

摘要： 本发明公开了一种弧形永磁体的无铁芯永磁同步直线电机，一种弧形永磁体的无铁芯永磁同步直线电机，永磁体为其中一个磁面为弧形面的弧形永磁体，所述电机的极距为τ，弧形永磁体的弧高为h′，弧形永磁体最高点厚度为h+h′，电机的最小气隙厚度为δ，弧形永磁体最高点厚h+h′不大于0.2τ，电机的最小气隙厚度δ大于0.2τ。本发明的有益效果为：采用弧形永磁体，通过合适的参数设置，可使弧形永磁体的磁通密度波形接近正弦形，从而可减小谐波分量有效抑制推力波动，在少切削力精密数控机床及精密雕刻机中具有广泛应用前景。

摘要： 本发明涉及一种永磁同步直线电机永磁体形状设计法,包括：设定目标磁场，选取检测点；建立永磁体的拓扑结构演化模型；对永磁体演化后的直线电机进行有限元分析，求得气隙磁场波形，记录检测点的实际磁场情况，并分解出对应沿x轴和y轴的磁密分量，带入求解目标函数g(x,y)；迭代计算，每进行一步演化就计算一次目标函数值，取多组目标函数值的最小值和第一步中所设置的误差进行比较，若在误差允许范围内，则停止演化；利用插值算法得到优化后的永磁体的拓扑描述。本发明处理复杂结构十分方便，可得到非常精确的永磁体形状方案。

摘要： 本实用新型公开了一种弧形永磁体的无铁芯永磁同步直线电机，一种弧形永磁体的无铁芯永磁同步直线电机，永磁体为其中一个磁面为弧形面的弧形永磁体，所述电机的极距为τ，弧形永磁体的弧高为h′，弧形永磁体最高点厚度为h+h′，电机的最小气隙厚度为δ，弧形永磁体最高点厚h+h′不大于0.2τ，电机的最小气隙厚度δ大于0.2τ。本实用新型的有益效果为：采用弧形永磁体，通过合适的参数设置，可使弧形永磁体的磁通密度波形接近正弦形，从而可减小谐波分量有效抑制推力波动，在少切削力精密数控机床及精密雕刻机中具有广泛应用前景。