【摘要】：電勵磁直線電機磁懸浮進給平臺具有直接驅(qū)動,直接懸浮的特點,對現(xiàn)代精密加工領(lǐng)域發(fā)展具有重要的研究意義。本課題在國家自然科學基金項目:“可控勵磁直線同步電動機磁懸浮進給平臺運行機理與控制策略研究(項目批準號:51575363)”的背景下,主要研究電勵磁直線同步電動機的運動機理,以及解決不確定性外部擾動作用下,磁懸浮子系統(tǒng)的控制與設(shè)計問題。論文主要內(nèi)容如下:(1)研究電勵磁直線同步電機的結(jié)構(gòu)、工作機理和數(shù)學模型。在d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標系下建立電勵磁直線同步電動機的數(shù)學模型,在水平系統(tǒng)下,推導電磁推力的解析表達式,進給方向的運動方程與狀態(tài)方程;對于磁懸浮系統(tǒng),推導法向電磁力的解析表達式,懸浮方向的運動方程與狀態(tài)方程;分析影響兩種電磁力的主要因素;對于進給子系統(tǒng)與懸浮子系統(tǒng)之間的電磁耦合問題進行分析。(2)電勵磁直線同步電機磁懸浮系統(tǒng)的距離型模糊控制器的設(shè)計。針對非線性磁懸浮系統(tǒng)易受參數(shù)攝動和外界不確定性擾動的影響,采用距離型模糊推理算法進行控制。針對磁懸浮系統(tǒng)的特性,設(shè)計距離型模糊推理的模糊準備單元;分析研究距離型模糊算法的特點,距離的概念以及推理步驟;最后搭建電勵磁直線電機磁懸浮子系統(tǒng)的仿真模型,以PI控制為對比,仿真研究距離型模糊控制策略的動、靜態(tài)特性。(3)電勵磁直線同步電機磁懸浮系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件電路設(shè)計包括以數(shù)字信號處理器DSP F28335為核心的控制電路設(shè)計,和以智能功率模塊(IPM)為核心的功率驅(qū)動電路設(shè)計,以及對位置信號,電流信號的采樣電路,系統(tǒng)保護電路,和其他外圍電路的設(shè)計;軟件設(shè)計主要是針對主程序和中斷服務子程序的設(shè)計。實現(xiàn)系統(tǒng)初始化,參數(shù)的定義和外設(shè)的啟動;中斷服務程序是磁懸浮系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵,它包括電流,位置信號的采樣、控制算法的運算以及PWM的生成等功能。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TM359.4
【圖文】：

第 2 章 電勵磁直線同步電動機運行機理2.1 電勵磁直線電動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計電勵磁直線磁懸浮同步電動機的磁極一般有兩種構(gòu)造形式，分別為隱極式和凸式。隱極式一般由高強度合金鋼整塊鍛成，槽形一般為開口形，以便安裝勵磁繞組相比于凸極式電動機，隱極式電動機具有更加均勻的氣隙，所以，僅在磁極結(jié)構(gòu)形不同時，隱極式電動機的氣隙磁密更加均勻，反電動勢也相對穩(wěn)定，進而得到的水及法向電磁力的波動也相對小一些。因此，為獲得穩(wěn)定的電磁推力和懸浮力把電機計為隱極式。圖 2.1 為隱極式電勵磁直線同步電動機結(jié)構(gòu)示意圖，采用單邊長定子結(jié)構(gòu)。中，次級定子上裝有勵磁繞組來產(chǎn)生勵磁磁場，進而產(chǎn)生可控懸浮力，初級動子上有電樞繞組，在三相交流電的作用下與勵磁磁場相互作用產(chǎn)生水平的推力，使得運平臺在穩(wěn)定懸浮的同時進行進給運動[33]。

8圖 2.3 磁懸浮平臺結(jié)構(gòu)的剖分圖he sectional drawing of magnetic levitation platform 動機的數(shù)學模型電機，電勵磁磁懸浮直線電機是一個具有隨負載質(zhì)量變化而變化的系統(tǒng)。同時，由不對稱等，使得該電機的數(shù)學模型更為復雜條件[34]：應，忽略鐵心損耗（即由定子與動子鐵心所路的磁阻，電機鐵心的磁化曲線為線性；

圖 3.9 距離型模糊控制器的控制曲面Fig. 3.9 Control surface of DFC controller集前件與事實的距離算法[47]計算模糊集合間的距離： ikjkpijkdxx1 iipxx， ,2,和 jjjjpxxxx， 1,2, 分別為兩個控制對象，p表示中，通常采用三角形模糊集合作為表示控制規(guī)則中的制系統(tǒng)中，輸入的并非是模糊集合，通常是來自傳感等具體的數(shù)值。懸浮系統(tǒng)中，由于磁懸浮的高度是經(jīng)傳感器測得的，值是一個確切值而非模糊集合，因此，要將其作為單。

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