基于直線電機(jī)的精密定位驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究.pdf

1、相比于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，直線電機(jī)具有高精度、高速度和大推力的優(yōu)勢(shì)，在超精密加工設(shè)備和精密測(cè)量等許多應(yīng)用場(chǎng)合具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對(duì)直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了建模，提出了直線電機(jī)的電流、速度和位置控制策略，針對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在的干擾進(jìn)行了補(bǔ)償，并最終進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文首先對(duì)直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，其中包括電磁模型和動(dòng)力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上闡明了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制的原理和實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)MATLAB/SIMULINK建立了

2、直線電機(jī)位置閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真模型，通過(guò)對(duì)定位系統(tǒng)的仿真分析，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)進(jìn)行了分析，從而為伺服系統(tǒng)軟件及硬件的開(kāi)發(fā)提供了依據(jù)。
　　因?yàn)橹本€電機(jī)伺服系統(tǒng)電流環(huán)的控制性能的優(yōu)劣是能否實(shí)現(xiàn)直線電機(jī)精密定位的關(guān)鍵，所以研究電流環(huán)控制策略以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的精確控制具有很重要的意義。在提出基于SVPWM調(diào)制的電流環(huán)矢量控制方法的基礎(chǔ)上，本文分析了PWM調(diào)制過(guò)程中死區(qū)效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理，引入誤差電壓矢量的概念來(lái)描述死區(qū)效應(yīng)

3、，推導(dǎo)出誤差電壓矢量的幅值計(jì)算公式并得出矢量相位與三相電流極性的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，提出了SVPWM逆變器死區(qū)效應(yīng)的時(shí)間補(bǔ)償方法。
　　在分析直線電機(jī)電流環(huán)控制策略之后，本文研究了一個(gè)基于DSP的永磁同步直線電機(jī)全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。最后選取靜壓氣浮導(dǎo)軌和Parker直線電機(jī)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)本文提出的死區(qū)補(bǔ)償算法和電流環(huán)濾波性能進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)直線電機(jī)定位精度和階躍響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，伺服