基于Halbach陣列的直線電機(jī)執(zhí)行器及其控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文主要研究基于Halbach陣列的直線電機(jī)及其控制系統(tǒng)，該項(xiàng)工作是國家自然科研基金項(xiàng)目“基于Halbach永磁陣列的高精度平面電機(jī)”的子課題。直線電機(jī)是平面電機(jī)基本的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元，因此稱其為“直線電機(jī)執(zhí)行器”（以下簡稱“直線電機(jī)”）。本直線電機(jī)的研究是主課題的主要工作之一。 本文首先介紹了直線電機(jī)和Halbach永磁陣列的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀；而后介紹了主課題的平面電機(jī)以及本文直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并闡明了兩者間的關(guān)系；然后引入直線電機(jī)的

2、電磁理論，并分析直線電機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型，由此提出了一套基于PID算法的控制策略。 本文著重介紹了如何用控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)文中提出的控制策略，其中首先介紹了控制系統(tǒng)的硬件部分。本控制系統(tǒng)采用了TI公司TMS320F2812型DSP作為控制器，結(jié)合其片上的PWM輸出功能及目前幾種成熟的PWM波形的特性，提出一種適用于本系統(tǒng)的PWM控制方式，并在本控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)；由于采用電流、位置雙反饋控制，需要對電流和位置信號進(jìn)行采樣反饋，因此在綜合多種因

3、素之后選擇了合適的電流和位移傳感器；并利用優(yōu)化算法對DSP的片上AD進(jìn)行糾正，達(dá)到了較理想的采樣效果。 在搭建控制系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)軟件。首先介紹主程序的框架，而后詳細(xì)說明各個(gè)子函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，最后結(jié)合DSP的計(jì)算能力分析程序的時(shí)序與運(yùn)算量，證明該DSP應(yīng)用在本系統(tǒng)中的可行性。 最后給出了電流控制實(shí)驗(yàn)和閉環(huán)定位實(shí)驗(yàn)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)證明該直線電機(jī)具有較好的動(dòng)靜態(tài)特性，為下一步平面電機(jī)的研究