永磁同步直线电机控制系统的设计

分类：开题报告    更新时间：09-10    来源：网络

 一、课题综述及研究意义

    永磁同步直线电机在传动系统和控制方面表现了精密性和高速性，在工业领域的应用得到了极大的发展，也促进了各国的科研人员对其进一步开发和研究。永磁同步直线电机控制系统的设计主要分为两大部分：一是对开环系统的验证，主要目的是检验构造的SVPWM的合理性；二是对典型三闭环控制系统的仿真，验证

技术的合理性和通过对参数的调试找出最合适的控制状态。

对于该课题，首先应了解永磁同步直线电机的发展简史，及其在工业领域的各种用途，学习常见的控制技术。也可与旋转电机进行比较，论述直线电机的结构与工作原理，分析坐标变换及不同坐标下的模型。然后根据电机的模型结合控制系统的设计方法对整个控制环节进行闭环仿真。

研究意义：在许多工业领域中，被控对象的运动路径往往是直线形式，但长期以来人们都是通过旋转电机加上机械变换环节获得最终的直线运动、单向位移或者双向往复位置。显然，这种获得直线运动的方式具有“间接”性质。而如今炙手可热的直线电机可将电能直接转换为直线运动的机械能，无需中间机械传动变换装置，具有速度快、结构简单、工作稳定、灵敏度高、成本低等优点。

    虽然由于直线电机本身理论上和技术上不够完善，控制理论的不成熟等缺点，一直限制着直线电机的发展。但在20世纪下半叶，电工领域中的新原理、新材料和新技术的出现使得直线电机的发展逐渐加速，并逐步取代原来利用旋转电机加中间转换装置来产生直线运动的系统，使得其地位越来与重要。目前在交通运输、机械装卸、机械加工、制造自动化、仪器设备、家用电器等很多方面都有直线电机的应用实例。直线电机的需求越来越广泛。

二、课题拟采取的研究方法和技术路线

    本课题在永磁同步直线电机在工业领域方面的应用日益增加，但其控制方法和控制策略还有待进一步优化的背景下，对永磁同步直线电机的控制系统进行了设计与仿真。以Matlab/simulink软件为主要技术，通过对各个环节的原理进行介绍分析，再利用仿真软件对各个模块进行分部设计，最后利用各模块搭建整体的开环和闭环系统，验证控制方法的可行性和实用性。

三、主要参考文献

[1]YANG Guijie,SUN Li,CUI Naizheng,et al.Study on method of the space vector PWM[J].Journal of the Chinese Society for Electrical Engineering,2001,21(5):79-83

[2]DanaherMotion.PLANTINUM直接驱动直线电机(DDL)[J].2006.25(2),2-6

[3]杨晓峰,樊晓平,杨胜跃.迭代学习初态问题研究及其在机器人中的应用[J].计算技术与自动化,2001,20(4):15-18

[4]谢玉春.精高性能交流伺服电机系统控制策略综述[D].哈尔滨工业大学,2011

[5]ZHU Xiaodong,CHENG Zhiping,JIAO Liucheng. Study to the simulation model for the permanentmagnetic linear synchronousmotor(PMLSM)[J].Mining&Processing Equipment, 2006, 34(7): 84-87

[6]Ali W.H.,Zhang Y.,Akujuobi C.M.,et al. DSP-based PID controller design for the

PMDC motor.International Journal of Modeling and Simulation,2006,26(2):143-149

[7]杜志强.高响应短行程直线直流电机的建模、控制与实验研究[D].华中科技

大学,2005

[8]高菲.高精度全闭环伺服系统研究[D].青岛大学,2009

[9]苏奎峰等编著.TMS320X28lX DSP原理及c程序开发[M].北京:北京航空航

天大学出版社,2008

[10]王成元,周美文等.矢量控制交流伺服驱动电动机[D].北京:机械工业出版社,1994(12):40-59,178-190

[11]刘凌云.基于DSP的永磁同步直线电机伺服控制系统的研究[D].华中科技大学,2008

[12]杨正新,陈志华,涂阳虎等.直接驱动的发展与未来[J].中国机械工程,2000

11(10):1180-1183

[13]刘辉.交流伺服系统及参数辨识算法研究[D].南京:南京航空航天大学,2005

[14]谭威,罗仁泽,高文刚等.基于TMS320F28335的DSP最小系统设计[J].工业控制计算机,2012,25(4):98-99

[15]王广宇.精密伺服永磁同步直线电机推力波分析及其控制模型研究[D].沈阳工业大学硕士学位论文,2006.3

[16]王桂宏.直线伺服系统的离散滑膜控制研究[D].沈阳工业大学,2007

 

二、毕业设计（论文）工作实施计划wWw.eEeLw.cOm

（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果

理论分析：本课题拟采用的控制方法，利用电流反馈解耦控制技术作为控制系统的主要调控策略。通过对坐标变换原理和电机模型的研究构造出SVPWM的实现方法。利用自动控制原理的知识对控制系统进行典型的三闭环控制系统设计，最后利用Matlab/simulink对所构造的系统进行仿真验证系统的合理性。

 

软硬件要求：所进行的设计需要用Matlab软件进行仿真，因此必须熟练使用软件的常规元件库，如常值函数库、端口库、数学操作库、信号流向库等，对系统分部模块的搭建时会频繁使用这些元件库进行数学公式的设计。还需要掌握一些特殊的元件库，如电气元件库和GUI元件。在对系统进行开环和闭环设计时，会加入电气元件如电机，和一些测量电气量的元件，因此这些特殊的库使用也要掌握。

 

应该达到的水平与结果：本次设计完成后，应该能够得出每个环节的模块并获得相应的仿真结果。具体来说应包括:

    （1）坐标变换模块：能后实现三相静止坐标到两相旋转或静止坐标的转换及其逆变换；

（2）扇区选择模块：能够在一周其内获得6个扇区的选择并使得每个扇区的保持时间相等；

（3）脉冲触发模块：由时间选择、时间切换等模块组成的脉冲触发模块应能实现按照一定频率输出相应触发脉冲的功能；

（4）SVPWM模块：能够获得合适的正确的逆变电压；

（5）开环仿真模块：能够验证所得的SVPWM模块的合理性；

（6）闭环仿真模块：能够实现通过参数的调整得到合适的控制结果，并获得各个环节的仿真图。