基于兩種通電策略的永磁球形電動(dòng)機(jī)控制研究.pdf

1、永磁球形電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，外部擾動(dòng)、摩擦轉(zhuǎn)矩的存在嚴(yán)重影響了其控制的效果。并且由于球形電動(dòng)機(jī)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其電磁轉(zhuǎn)矩與線圈電流輸入關(guān)系的復(fù)雜性，致使目前的研究中球形電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力學(xué)控制和電流控制很難做到很好的結(jié)合。動(dòng)力學(xué)控制的研究中往往沒(méi)有明確的通電策略，在通電策略的研究中又經(jīng)常脫離動(dòng)力學(xué)控制。
　　針對(duì)摩擦項(xiàng)嚴(yán)重影響了其運(yùn)動(dòng)控制的效果這方面，提出兩種動(dòng)力學(xué)控制方法抑制摩擦對(duì)軌跡跟蹤的干擾。針對(duì)動(dòng)力學(xué)控制和

2、電流控制的結(jié)合這方面，運(yùn)用兩種通電策略，分別實(shí)現(xiàn)了球形電動(dòng)機(jī)任意位置的切換和最小定子線圈損耗下的永磁球形電動(dòng)機(jī)自轉(zhuǎn)和偏航的運(yùn)行。
　　首先，根據(jù)球形電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，建立其靜態(tài)轉(zhuǎn)矩模型，并在球形電動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)球形電動(dòng)機(jī)和支撐部件的結(jié)構(gòu)，建立具有三個(gè)自由度的球形電動(dòng)機(jī)摩擦轉(zhuǎn)矩模型。根據(jù)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩模型、動(dòng)力學(xué)模型和摩擦轉(zhuǎn)矩模型，從而得到較為完整的球形電動(dòng)機(jī)的模型。
　　然后，為了抑制摩擦對(duì)軌跡跟蹤的干擾，提出一種魯棒控

3、制方法并結(jié)合一種基于球面規(guī)劃的通電策略，對(duì)球形電動(dòng)機(jī)的軌跡跟蹤進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的控制，以實(shí)現(xiàn)球形電動(dòng)機(jī)任意位置的切換。仿真結(jié)果表明文中提出的魯棒軌跡跟蹤控制具有一定的優(yōu)越性，也驗(yàn)證了此通電策略的可行性。
　　最后，將球形電動(dòng)機(jī)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)分解，單獨(dú)研究了其自轉(zhuǎn)、偏航運(yùn)動(dòng)。根據(jù)永磁球形電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性，提出了基于定子線圈分相的優(yōu)化通電策略，以實(shí)現(xiàn)在定子線圈最小損耗下的球形電動(dòng)機(jī)自轉(zhuǎn)和偏航的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)結(jié)合一種帶有摩擦補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)滑