發(fā)布時間：2019-03-14 07:28

【摘要】：永磁同步直線電機(PMLSM)省去中間傳動裝置,提高了電機的精度和可靠性,隨著控制系統(tǒng)不斷提高以及數(shù)控機床等行業(yè)不斷發(fā)展,PMLSM這樣的特性受到廣大專家和企業(yè)的青睞,采用PMLSM電機作為驅(qū)動裝置的數(shù)控機床實現(xiàn)了高速、高加速度、高精度以及大推力。然而PMLSM也存在明顯的缺點,由于電樞鐵芯的兩端斷開造成端部效應(yīng),其實際形態(tài)為邊端力。邊端力對數(shù)控機床這種要求高加工精度的設(shè)備造成很大的影響,電機在制動的瞬間會使系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定的震蕩,降低驅(qū)動器的使用壽命。本文首先介紹了 PMLSM的結(jié)構(gòu)和工作原理,以有限元分析理論為基礎(chǔ)在Ansoft Maxwell 3D中搭建了電機的三維模型,并進行磁場分析。通過分析氣隙磁密幅值云圖觀察到直線電機特有的端部效應(yīng),接著對端部效應(yīng)進行分析,通過搭建測力平臺,得到端部力擬合曲線。直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)相對于傳統(tǒng)的矢量控制具有更廣的應(yīng)用環(huán)境。DTC自身的優(yōu)點和特性彌補了矢量控制的缺陷,它不易受電機參數(shù)改變而降低精度,也沒有繁雜的計算。根據(jù)PMLSM的數(shù)學(xué)模型在MATLAB中搭建了直線電機直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真,然后建立考慮推力波動的直接轉(zhuǎn)矩控制模型,分析推力波動對控制系統(tǒng)造成的影響。提出使用小波抑制推力波動,通過仿真驗證其抑制效果,仿真結(jié)果表明該方案有效的克服了推力波動對控制系統(tǒng)造成的影響。文章最后以前述的理論和PMLSM的仿真分析為基礎(chǔ),設(shè)計了PMLSM的驅(qū)動器。其控制系統(tǒng)以芯片TMS320F2812為核心,硬件部分包括主電路和控制電路;軟件部分包括主程序設(shè)計、PI控制器設(shè)計、中斷服務(wù)子程序設(shè)計和故障保護中斷程序。
[Abstract]:The permanent magnet synchronous linear motor (PMLSM) omits the intermediate transmission and improves the precision and reliability of the motor. With the continuous improvement of the control system and the continuous development of the NC machine tools and other industries, such characteristics as PMLSM are favored by the majority of experts and enterprises. The high speed, high acceleration, high precision and high thrust of CNC machine tool with PMLSM motor as driving device are realized. However, PMLSM also has obvious shortcomings. Due to the end effect caused by the disconnection between the two ends of the armature iron core, the actual shape of the armature iron core is the edge-end force. The side-end force has a great influence on the CNC machine tool, which requires high machining precision. The motor will cause the unstable vibration of the system and reduce the service life of the driver at the moment of braking. In this paper, the structure and working principle of PMLSM are introduced firstly. Based on the finite element analysis theory, the 3D model of motor is built in Ansoft Maxwell 3D, and the magnetic field is analyzed. The end effect of linear motor is observed by analyzing the cloud image of air gap magnetic density, then the end effect is analyzed, and the fitting curve of end force is obtained by building a force measuring platform. Compared with traditional vector control, direct torque control (DTC) has a wider application environment. The advantages and characteristics of DTC make up for the defect of vector control, and it is not easy to reduce the precision due to the change of motor parameters, and has no complicated calculation. According to the mathematical model of PMLSM, the simulation of direct torque control of linear motor is built in MATLAB. Then the model of direct torque control considering thrust fluctuation is established, and the influence of thrust fluctuation on the control system is analyzed. Wavelet is proposed to suppress thrust fluctuation, and its effectiveness is verified by simulation. The simulation results show that this scheme can effectively overcome the impact of thrust fluctuation on the control system. Finally, based on the above theory and the simulation analysis of PMLSM, the driver of PMLSM is designed. The core of the control system is the chip TMS320F2812, the hardware part includes the main circuit and the control circuit, the software part includes the main program design, the PI controller design, the interrupt service subprogram design and the fault protection interrupt program.
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM359.4

【參考文獻】

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本文編號：2439769