永磁同步直線電機硬件在環(huán)實時仿真平臺的應(yīng)用

1、    永磁同步直線電機硬件在環(huán)實時仿真平臺的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域：控制與仿真 挑戰(zhàn)： 應(yīng)用方案：       使用NI 使用的產(chǎn)品： 介紹:      永磁同步直線電機由于其高速度、高精度和高剛度等優(yōu)異性能，目前受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注。但與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機相比，直線電機試驗難度大、危險性高，如操作不當(dāng)極易發(fā)生飛車，造成人身和財產(chǎn)損失。因此急需搭建一套永磁同步直線電機的硬件在環(huán)實時仿真平臺。該仿真平臺的快速成功搭建，可以預(yù)

2、先驗證直線電機的控制算法，從而便于提早發(fā)現(xiàn)潛在錯誤，節(jié)約調(diào)試成本、縮短調(diào)試周期和減小事故發(fā)生概率。正文：一、 引言      直線電機驅(qū)動的高速直線運動單元取消了從伺服電機到工作臺之間的中間傳動環(huán)節(jié)，把運動單元的傳動鏈縮為零，稱為“零傳動”。該傳動方式既可簡化結(jié)構(gòu)，又可提高直線運動單元的速度、加速度、靈敏度、剛度和精度。在高速直線運動單元中，由直線電機直接驅(qū)動代替?zhèn)鹘y(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機加滾珠絲杠副驅(qū)動方式已是大勢所趨，目前直線電機已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用、軍事及其它各種直線運動的場合。國外著名的機床公司，如Siemems，F(xiàn)anuc等在其高端

3、數(shù)控機床中無例外地全部使用直線驅(qū)動方式，使得加工出產(chǎn)品的精度和加工速度都得到極大提高。永磁同步直線電機由于無需電勵磁、推力密度大和效率高等優(yōu)點事實上已成為今后直線電機的發(fā)展方向。電流環(huán)三環(huán)或速度環(huán)、電流環(huán)二環(huán)閉環(huán)控制。該平臺能夠模擬永磁同步直線電機的多種運動工況，快速、無差地跟蹤速度和位置給定信號，仿真結(jié)果與科爾摩根系統(tǒng)類似，驗證了算法的正確性。二、 永磁同步直線電機數(shù)學(xué)模型永磁同步直線電機的dq軸方程:                

4、        三、 永磁同步直線電機矢量控制原理       交流電機的矢量控制是1971年由德國F.Blaschk等人提出的。其基本思想是在交流電機上模擬直流電機的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律。在磁場定向坐標(biāo)上，將電流矢量分解為產(chǎn)生磁通的勵磁電流和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流，使兩個電流分量相互垂直、彼此獨立，因此可以分別加以控制。在永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子磁極的位置用來決定逆變器的觸發(fā)信號，以保證逆變器輸出頻率始終等于轉(zhuǎn)子角頻率，因此，永磁同步電機的矢量控制為自控運行

5、的矢量控制。      在矢量控制中定子電流的控制模式是多種多樣的，且電流控制模式和轉(zhuǎn)子的幾何結(jié)構(gòu)影響著永磁同步電機的性能和變換器的容量。本文采用常見的直軸電流id0模式，該控制方式突出的優(yōu)點是沒有電機直軸電樞反應(yīng)，不會引起永磁體的去磁現(xiàn)象，且可以同時實現(xiàn)直線電機每安培最大推力控制，只要控制好定子電流的幅值和相位，就可以得到滿意的推力控制特性。本文所提出的矢量控制原理框圖如圖1所示。 圖1 矢量控制原理框圖 四、 永磁同步直線電機硬件在環(huán)實時仿真平臺 16kS/s(周期62.5us)。系統(tǒng)的位置和速度輸出可以快速無差地跟蹤給定的位置和速度信號，精度達到幾個微米級別，可以在線調(diào)節(jié)控制器參數(shù)和直線電機負載，仿真結(jié)果與實際