永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為大多數(shù)自動(dòng)化裝備的最終執(zhí)行部件，其性能好壞直接決定整套裝備的性能優(yōu)劣。隨著裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，對伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出了高速度、高精度和高效率的性能要求。
　　永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，其性能提升和多方面因素相關(guān)。例如:由于增量式光電編碼器輸出脈沖提供的反饋信息有限，如何充分利用脈沖獲取較高精度的速度和位置信息，是提高伺服性能的一項(xiàng)重要研究內(nèi)容;傳動(dòng)部件的彈性引起的機(jī)械諧振限制了系統(tǒng)

2、帶寬，易引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，機(jī)械諧振已成為高性能伺服驅(qū)動(dòng)亟待解決的關(guān)鍵問題之一;模擬電壓或脈沖形式的指令接口存在抗干擾性差，信息容量有限等諸多局限性，而標(biāo)準(zhǔn)高速現(xiàn)場總線的研發(fā)應(yīng)用受限于其技術(shù)壟斷性和較高的價(jià)格，為滿足伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高實(shí)時(shí)性大信息量的通信需求，有必要尋求一種高性價(jià)比、強(qiáng)實(shí)時(shí)性的總線接口解決方案;過熱是電機(jī)絕緣損壞最主要的原因，但過度熱保護(hù)會(huì)限制電機(jī)帶載能力，影響電機(jī)利用率，為充分發(fā)揮電機(jī)的帶載能力從而提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，恰當(dāng)

3、可靠的熱保護(hù)方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以提高永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能為目標(biāo)，在速度和位置測量方法、機(jī)械諧振抑制、總線接口技術(shù)和電機(jī)實(shí)時(shí)熱模型保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)方面開展了一些理論研究和工程實(shí)踐工作，主要內(nèi)容如下:
　　為充分利用增量式編碼器脈沖提供的反饋信息，提出了接力式數(shù)字測速方法和動(dòng)態(tài)位置細(xì)分技術(shù)以及瞬時(shí)速度的線性估算方法。通過編碼器脈沖上升沿同步采樣時(shí)鐘，提出實(shí)際采樣點(diǎn)始終先于周期采樣點(diǎn)的接力式檢測方法，研究了接力式

4、數(shù)字測速法的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)途徑，并分析了該測速方法的特點(diǎn)和性能。為提高動(dòng)態(tài)位置分辨率，提出單個(gè)脈沖在時(shí)間上進(jìn)行細(xì)分的動(dòng)態(tài)位置細(xì)分算法。為獲得及時(shí)準(zhǔn)確的速度信息，研發(fā)出相鄰兩個(gè)速度測量值線性估算瞬時(shí)速度的方法。
　　構(gòu)建了基于FxLMS的諧振抑制控制結(jié)構(gòu)，提出了加速LMS收斂的質(zhì)點(diǎn)阻尼落體算法。為加速自適應(yīng)算法的收斂速度，用重力場中質(zhì)點(diǎn)阻尼落體比擬濾波器權(quán)系數(shù)尋優(yōu)的行為，提出了質(zhì)點(diǎn)阻尼落體算法，并分析了其控制參數(shù)的取值范圍。從理論和

5、實(shí)踐上分析證明了所提結(jié)構(gòu)具有較好的跟隨性和魯棒性，可以對機(jī)械諧振進(jìn)行有效抑制。
　　針對高性能伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)遇到的通信瓶頸問題，研究了一套實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的主從站控制器的完整解決方案，重點(diǎn)探究增強(qiáng)總線實(shí)時(shí)性的方法和措施。采用捷徑傳輸機(jī)制降低從站控制器的數(shù)據(jù)流處理延遲，從而縮短通信循環(huán)周期。規(guī)劃的時(shí)間同步方案，設(shè)計(jì)的基于比例積分調(diào)節(jié)器的鎖相環(huán)，提高了主從時(shí)鐘同步精度，滿足數(shù)控系統(tǒng)等同步性能要求高的應(yīng)用需求。
　　基于永磁同步電機(jī)的傳熱