基于兩種通電策略的永磁球形電動機控制研究.pdf

1、永磁球形電動機系統(tǒng)具有多變量、非線性、強耦合的特點，外部擾動、摩擦轉(zhuǎn)矩的存在嚴重影響了其控制的效果。并且由于球形電動機復雜的結(jié)構導致其電磁轉(zhuǎn)矩與線圈電流輸入關系的復雜性，致使目前的研究中球形電動機的動力學控制和電流控制很難做到很好的結(jié)合。動力學控制的研究中往往沒有明確的通電策略，在通電策略的研究中又經(jīng)常脫離動力學控制。
　　針對摩擦項嚴重影響了其運動控制的效果這方面，提出兩種動力學控制方法抑制摩擦對軌跡跟蹤的干擾。針對動力學控制和

2、電流控制的結(jié)合這方面，運用兩種通電策略，分別實現(xiàn)了球形電動機任意位置的切換和最小定子線圈損耗下的永磁球形電動機自轉(zhuǎn)和偏航的運行。
　　首先，根據(jù)球形電動機的結(jié)構，建立其靜態(tài)轉(zhuǎn)矩模型，并在球形電動機動力學模型的基礎上，根據(jù)球形電動機和支撐部件的結(jié)構，建立具有三個自由度的球形電動機摩擦轉(zhuǎn)矩模型。根據(jù)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩模型、動力學模型和摩擦轉(zhuǎn)矩模型，從而得到較為完整的球形電動機的模型。
　　然后，為了抑制摩擦對軌跡跟蹤的干擾，提出一種魯棒控

3、制方法并結(jié)合一種基于球面規(guī)劃的通電策略，對球形電動機的軌跡跟蹤進行實時準確的控制，以實現(xiàn)球形電動機任意位置的切換。仿真結(jié)果表明文中提出的魯棒軌跡跟蹤控制具有一定的優(yōu)越性，也驗證了此通電策略的可行性。
　　最后，將球形電動機三個自由度的運動分解，單獨研究了其自轉(zhuǎn)、偏航運動。根據(jù)永磁球形電動機的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性，提出了基于定子線圈分相的優(yōu)化通電策略，以實現(xiàn)在定子線圈最小損耗下的球形電動機自轉(zhuǎn)和偏航的運動。同時結(jié)合一種帶有摩擦補償?shù)淖赃m應滑