基于直線電機的精密定位驅(qū)動技術(shù)研究.pdf

1、相比于旋轉(zhuǎn)電機，直線電機具有高精度、高速度和大推力的優(yōu)勢，在超精密加工設備和精密測量等許多應用場合具有廣闊的應用前景。本文對直線電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)進行了建模，提出了直線電機的電流、速度和位置控制策略，針對伺服驅(qū)動系統(tǒng)存在的干擾進行了補償，并最終進行了實驗驗證。
　　本文首先對直線電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)進行了數(shù)學建模，其中包括電磁模型和動力學模型，在此基礎上闡明了轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制的原理和實現(xiàn)方法。通過MATLAB/SIMULINK建立了

2、直線電機位置閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真模型，通過對定位系統(tǒng)的仿真分析，驗證了系統(tǒng)設計的正確性；同時對系統(tǒng)的擾動進行了分析，從而為伺服系統(tǒng)軟件及硬件的開發(fā)提供了依據(jù)。
　　因為直線電機伺服系統(tǒng)電流環(huán)的控制性能的優(yōu)劣是能否實現(xiàn)直線電機精密定位的關(guān)鍵，所以研究電流環(huán)控制策略以實現(xiàn)對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上，本文分析了PWM調(diào)制過程中死區(qū)效應產(chǎn)生機理，引入誤差電壓矢量的概念來描述死區(qū)效應

3、，推導出誤差電壓矢量的幅值計算公式并得出矢量相位與三相電流極性的關(guān)系，在此基礎上，提出了SVPWM逆變器死區(qū)效應的時間補償方法。
　　在分析直線電機電流環(huán)控制策略之后，本文研究了一個基于DSP的永磁同步直線電機全數(shù)字交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)的軟硬件設計和實現(xiàn)。最后選取靜壓氣浮導軌和Parker直線電機搭建實驗平臺，針對本文提出的死區(qū)補償算法和電流環(huán)濾波性能進行了驗證，并對直線電機定位精度和階躍響應進行了測試。實驗結(jié)果表明，伺服