永磁同步直線電機(jī)復(fù)雜機(jī)電耦合系統(tǒng)分析與控制方法.pdf

1、永磁同步直線電機(jī)可利用電磁推力直接驅(qū)動運動機(jī)構(gòu)生成直線運動，相對傳統(tǒng)“旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠”的間接驅(qū)動方式，具有高速度、高精度和大推力的優(yōu)點，在高性能制造裝備、精密測量儀器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對永磁同步直線電機(jī)復(fù)雜機(jī)電耦合系統(tǒng)分析及控制方法展開研究，建立了機(jī)電耦合系統(tǒng)模型，提出了永磁直線同步電機(jī)的高效電磁場計算及精確仿真方法，提出了非正弦反電動勢永磁同步直線電機(jī)矢量控制新方法，開發(fā)了控制系統(tǒng)并進(jìn)行了實驗驗證。
　　 本

2、文首先由電磁場麥克斯韋方程出發(fā)，闡述了永磁同步直線電機(jī)機(jī)電耦合系統(tǒng)的基本理論及分析方法，利用機(jī)電耦合系統(tǒng)的能量分析方法，推導(dǎo)了永磁同步直線電機(jī)推力方程，建立了機(jī)電耦合系統(tǒng)模型，為永磁同步直線電機(jī)的電磁場計算、機(jī)電耦合系統(tǒng)仿真以及控制系統(tǒng)設(shè)計與分析提供了理論基礎(chǔ)。
　　 針對永磁同步直線電機(jī)二維恒定磁場計算，闡述了二維恒定磁場邊值問題及其有限元計算方法，并對永磁同步直線電機(jī)端部效應(yīng)力、齒槽效應(yīng)力分別進(jìn)行了計算。介紹了保角變換及數(shù)值

3、許-可變換，建立了考慮永磁體形狀的永磁同步直線電機(jī)的離散線電流等效模型，分析了線電流磁場的邊值問題在保角變換下的不變性，推導(dǎo)了基于保角變換的永磁同步直線電機(jī)復(fù)雜有槽氣隙的磁場求解公式，并利用磁場計算結(jié)果分析了永磁體形狀對永磁同步直線電機(jī)性能的影響。
　　 分析了永磁同步直線電機(jī)理想仿真模型，針對控制系統(tǒng)精確動態(tài)仿真，推導(dǎo)了相變量模型的狀態(tài)方程，考慮電機(jī)非理想結(jié)構(gòu)對永磁磁鏈、電感、齒槽力的影響，提出了一種基于電磁場數(shù)值計算結(jié)果的永

4、磁同步直線電機(jī)相變量仿真建模方法，利用Simulink/SimpowerSystems 建立了基于電感、齒槽力、永磁磁鏈樣條插值函數(shù)的永磁同步直線電機(jī)S-function 仿真模型，并實驗驗證了模型的有效性。
　　 傳統(tǒng)矢量控制基于正弦反電動勢假設(shè)，考慮非正弦反電動勢的影響，推導(dǎo)了表示為電流矢量及永磁磁鏈導(dǎo)數(shù)矢量點積形式的推力方程，得出了任意波形反電動勢表面式永磁同步電機(jī)的矢量控制原理?？紤]永磁磁鏈諧波的影響，引入d'q'軸坐標(biāo)