【摘要】：永磁同步伺服電機(jī)以其高的轉(zhuǎn)矩密度以及緊湊的結(jié)構(gòu),在機(jī)床、機(jī)器人關(guān)節(jié)等傳動裝置的應(yīng)用比較廣泛。本文針對永磁同步伺服電機(jī)輸出特性的優(yōu)化,提出了將響應(yīng)面模型與永磁同步伺服電機(jī)優(yōu)化問題相結(jié)合的一種方法,并對其進(jìn)行了研究。首先,概述了響應(yīng)面模型算法的基本理論,結(jié)合具體數(shù)學(xué)模型給出了響應(yīng)面模型建立的基本流程。之后對遺傳算法的基本理論進(jìn)行闡述,并結(jié)合具體數(shù)學(xué)模型給出了基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化流程。然后,針對永磁同步伺服電機(jī)的輸出特性的優(yōu)化問題,對永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動進(jìn)行了理論分析�？紤]空載反電勢的諧波含量對轉(zhuǎn)矩脈動的影響較大,提出了基于抑制空載反電勢諧波含量的結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略,在此基礎(chǔ)上對永磁同步伺服電機(jī)的空載反電勢進(jìn)行解析計算并與有限元結(jié)果進(jìn)行對比。在得到空載反電勢的解析表達(dá)后,利用遺傳算法對反電勢諧波進(jìn)行了優(yōu)化求解。其次,針對永磁同步伺服電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的抑制問題,對永磁同步電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了理論分析,并對結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的電機(jī)模型下的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行近似解析求解并找到影響齒槽轉(zhuǎn)矩幅值的結(jié)構(gòu)參數(shù),通過建立響應(yīng)面模型對其進(jìn)行優(yōu)化求解,給出了兩臺不同極槽配合下的永磁同步伺服電機(jī)的優(yōu)化結(jié)果。最后,基于上述結(jié)果,分別用傳統(tǒng)優(yōu)化方法與響應(yīng)面建模的方法對兩臺不同極槽配合的永磁同步伺服電機(jī)的空載反電勢諧波抑制目標(biāo)和齒槽轉(zhuǎn)矩幅值抑制目標(biāo)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,其中傳統(tǒng)方法用實驗和有限元做了對比,響應(yīng)面建模方法用有限元結(jié)果做對比,二者均達(dá)到優(yōu)化指標(biāo),通過對比優(yōu)化效率表明了新方法的優(yōu)勢。
[Abstract]:With its high torque density and compact structure, permanent magnet synchronous servo motor is widely used in machine tools, robot joints and other transmission devices. Aiming at the optimization of the output characteristics of PMSM, a method combining the response surface model with the PMSM optimization problem is proposed and studied in this paper. Firstly, the basic theory of response surface model algorithm is summarized, and the basic flow of response surface model establishment is given in combination with specific mathematical model. Then the basic theory of genetic algorithm is expounded, and the multi-objective optimization flow based on genetic algorithm is given in combination with the specific mathematical model. Then, the torque ripple of PMSM is analyzed theoretically in order to optimize the output characteristics of PMSM. Considering that the harmonic content of no-load inverse EMF has a great influence on torque ripple, a structure optimization strategy based on suppressing the harmonic content of no-load anti-EMF is proposed. On this basis, the no-load inverse EMF of PMSM is calculated and compared with the finite element results. After the analytical expression of no-load inverse EMF is obtained, the inverse EMF harmonics are optimized by genetic algorithm. Secondly, aiming at the problem of reducing the slot torque of PMSM, the slot torque of PMSM is analyzed theoretically. The tooth groove torque under the optimized motor model is solved approximately and the structural parameters which affect the amplitude of the tooth slot torque are found. The response surface model is established to solve the problem. The optimization results of two permanent magnet synchronous servo motors with different polar grooves are given. Finally, based on the above results, the traditional optimization method and response surface modeling method are used to optimize the anti-EMF harmonic suppression target and the torque amplitude suppression target of two PMSM with different pole-grooves respectively. Among them, the traditional method is compared with the finite element method, the response surface modeling method is compared with the finite element method, both of them reach the optimization index, and the advantages of the new method are shown by comparing the optimization efficiency.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM383.4

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本文編號：2390109