永磁無(wú)刷電機(jī).doc

永磁無(wú)刷電機(jī).doc

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1、題目永磁無(wú)刷直流電機(jī)綜合報(bào)告作者:潘高超學(xué)號(hào):15120017班級(jí):研15電氣完成日期:2016年5月2日摘要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,由數(shù)字控制裝置組成的隨動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)相比,數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,體積小,修改方便,精度高,可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。作為典型的數(shù)字隨動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行器,無(wú)刷直流電機(jī)既具備交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列特點(diǎn),又具有直流電機(jī)的運(yùn)行效率高、無(wú)勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多特點(diǎn),故在許多高科技領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用,如機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、雷達(dá)、潛艇和各種軍用武器隨動(dòng)系統(tǒng)。本文介紹了永磁無(wú)刷直流

2、電機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并深入研究了基本結(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)學(xué)模型和控制性能。通過(guò)這些介紹,更加深入的了解永磁無(wú)刷直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞:無(wú)刷直流電機(jī),基本結(jié)構(gòu),工作原理,數(shù)學(xué)模型第一章緒論1.1引言在控制系統(tǒng)中,若給定的輸入信號(hào)是預(yù)先未知且隨時(shí)間變化的,并且系統(tǒng)的輸出量隨輸入量的變化而變化,這種系統(tǒng)就稱(chēng)為隨動(dòng)系統(tǒng)??焖俑櫤蜏?zhǔn)確定位是隨動(dòng)系統(tǒng)的兩個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。運(yùn)動(dòng)控制通常是指在復(fù)雜條件下,將預(yù)定的控制方案轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)使被控機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)精確的位置控制、速度控制、加速度控制等。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)及其專(zhuān)用集成電路在雷達(dá)天線(xiàn)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)星

3、姿態(tài)等技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景,是廣大工程技術(shù)人員熱衷研究開(kāi)發(fā)的新課題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展,由數(shù)字控制裝置組成的隨動(dòng)系統(tǒng)即數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)相比,數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)控制是從計(jì)算機(jī)接收控制命令,它具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,體積小,修改方便,精度高,可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。1.2無(wú)刷直流電機(jī)控制的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀無(wú)刷直流電機(jī)既具有傳統(tǒng)直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),如較好的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)、調(diào)節(jié)方便、動(dòng)態(tài)特性好等,又具有交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn),故在許多高科技領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用,如激光加工,機(jī)器人,數(shù)控機(jī)床

4、,大規(guī)模集成電路制造設(shè)備、雷達(dá)、潛艇和各種軍用武器隨動(dòng)系統(tǒng),以及柔性制造系統(tǒng)等。同時(shí)人們對(duì)其控制性能要求也不斷提高。(1)無(wú)位置傳感器控制對(duì)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)和換相技術(shù)的研究是無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)伺服控制的一個(gè)方面,傳統(tǒng)的方法是采用位置傳感器,為了減輕系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),國(guó)外的一些學(xué)者提出無(wú)位置傳感器法。特別是在1980年,H.Lehuy等人提出廠利用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)定子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行位置檢測(cè),這就是所謂的“反電動(dòng)勢(shì)法”。1990年,S.Ogasawara提出了續(xù)流二極管法,它通過(guò)檢測(cè)反向并聯(lián)在驅(qū)動(dòng)三極管上的二極管的導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)得出轉(zhuǎn)子的位置。在國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了相關(guān)的研究,利

5、用三相反電動(dòng)勢(shì)中的三次諧波分量來(lái)檢測(cè)位置,這種方法是基于三次諧波信號(hào)同轉(zhuǎn)子磁通和負(fù)載情況保持有恒定的相位關(guān)系的原理而產(chǎn)生的,它對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)造成的噪聲不敏感,因而可精確確定轉(zhuǎn)子的位置。也有采用端電壓檢測(cè)法,結(jié)合80C51單片機(jī)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行控制,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,低速和高速時(shí)檢測(cè)位置準(zhǔn)確,系統(tǒng)運(yùn)行良好。但是由于定子反電動(dòng)勢(shì)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比,所以在電機(jī)靜止時(shí)反電動(dòng)勢(shì)為零,沒(méi)有換相信號(hào),電機(jī)不能自起動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)必須外加起動(dòng)信號(hào),使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子向確定的方向加速,繞組中產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì),然后再用模擬開(kāi)關(guān)切換到反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)換相的方式。外同步驅(qū)動(dòng)方式起動(dòng)是以變頻方式同

6、步拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),需要專(zhuān)門(mén)的脈沖分配電路提供各相導(dǎo)通的控制信號(hào),因此起動(dòng)電路比較復(fù)雜。(2)變結(jié)構(gòu)控制為了提高無(wú)刷電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的性能,人們也在使用某些新型的控制策略。變結(jié)構(gòu)控制由于具有響應(yīng)速度快、對(duì)控制對(duì)象參數(shù)變化及外部擾動(dòng)不靈敏、物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),成為研究關(guān)注的焦點(diǎn)。變結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)模式既可以由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)導(dǎo)出,也可根據(jù)系統(tǒng)的最大速度、最大加速度等系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì),都會(huì)使系統(tǒng)的位置控制達(dá)到較好的控制效果。(3)模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在伺服控制系統(tǒng)中,如何在較寬調(diào)速范圍內(nèi)提高電流調(diào)節(jié)特性以及減小力矩波動(dòng)一直是伺服系統(tǒng)研究的焦點(diǎn),模糊控制是近年來(lái)研究的熱點(diǎn),

7、它不依賴(lài)于被控對(duì)象的精確的數(shù)學(xué)模型,對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)有較好的魯棒性。PID控制方法可以很好的消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,所以人們將兩者結(jié)合用于無(wú)刷直流電機(jī)的伺服控制系統(tǒng),使系統(tǒng)同時(shí)兼有兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。另一個(gè)研究熱點(diǎn)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID相結(jié)合的控制策略,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)自適應(yīng)功能在線(xiàn)調(diào)整PID控制參數(shù)。實(shí)踐證明這種控制算法可以達(dá)到很好的動(dòng)、靜態(tài)性能,完全可以用于高精度的定位系統(tǒng)。隨著各種控制算法的出現(xiàn),對(duì)無(wú)刷電機(jī)控制器的要求也越來(lái)越高,微處理器是比較常用的一種控制形式。隨著數(shù)字處理器件(DSP)的發(fā)展,其運(yùn)算的快速性越來(lái)越受到人們的關(guān)注,并且成為無(wú)刷直流電機(jī)控制

8、應(yīng)用中最熱門(mén)的處理芯片,許多優(yōu)良的控制算法,都可以在其上實(shí)現(xiàn)。第一章永磁無(wú)刷直流

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