永磁傳動(dòng)技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：永磁傳動(dòng)技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：低壓真空斷路器；雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)；真空滅弧室參數(shù)；實(shí)體模型；有限元分析

中圖分類號：TM153 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言

低壓斷路器廣泛應(yīng)用于低壓配電路中，它不僅擔(dān)負(fù)著反復(fù)地接通與斷開低壓配電電路，而且當(dāng)電路發(fā)生過載、短路等故障時(shí)可以立刻動(dòng)作，斷開電路。

近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展一些基于真空滅弧室的低壓斷路器相繼出現(xiàn)，但其操動(dòng)機(jī)構(gòu)基本上是傳統(tǒng)的彈簧或電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于在低壓電器中80%的故障都是機(jī)械故障。而彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)則是靠機(jī)械傳動(dòng)，零部件數(shù)量多，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生故障的概率很高，所以減少機(jī)械部件成為減少故障問題的主要方法。

永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)作為一種新型真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)，零部件少，運(yùn)動(dòng)部件只有一個(gè)動(dòng)鐵心，所以大大降低了故障源，幾乎不存在可靠性的問題、免維護(hù)，而且它的出力特性與反力特性配合良好，已經(jīng)普遍應(yīng)用于中、高壓領(lǐng)域。本文設(shè)計(jì)一種配合低壓真空滅弧室的雙穩(wěn)態(tài)永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。對幾種不同結(jié)構(gòu)的雙穩(wěn)態(tài)永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性進(jìn)行分析。

2 設(shè)計(jì)模型

2.1 四種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對電壓等級不同的真空斷路器，由于所帶負(fù)載、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的不同，動(dòng)鐵心受永磁體的力也不相同，機(jī)構(gòu)的分、合閘動(dòng)作的時(shí)間（分合閘時(shí)間）、速度（分合閘速度）也不相同，因此永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、性能參數(shù)也不相同。所以，不同的斷路器，根據(jù)情況的不同需配備不同結(jié)構(gòu)形式的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)前，首先應(yīng)該對結(jié)構(gòu)、參數(shù)和能耗進(jìn)行分析計(jì)算，使其均達(dá)到目標(biāo)要求。由此本文提出了結(jié)構(gòu)形式不同的四種雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)：（a）永磁體緊靠動(dòng)鐵心，（b）永磁體緊靠動(dòng)鐵心，但由于在氣隙下面加了極靴，因此整個(gè)動(dòng)鐵心的長度減小，但是動(dòng)鐵心的行程與（a）保持相同，（c）永磁體緊靠靜鐵心，（d）永磁體占滿整個(gè)磁軛部分。

2.2 雙穩(wěn)態(tài)永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)工作原理

雖然結(jié)構(gòu)各不相同，但工作原理卻一致，以（a）為例說明。

假設(shè)開始時(shí)斷路器位于合閘的狀態(tài)，那么動(dòng)鐵心處于操動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部。所以機(jī)構(gòu)上端空氣隙小磁阻小，下端空氣隙大磁阻大，因此由永磁體所產(chǎn)生的磁力線絕大部分都通過上部磁路，將動(dòng)鐵心吸合在合閘位置。

當(dāng)對斷路器進(jìn)行分閘操作時(shí)，只需在分閘線圈中通過大小適當(dāng)?shù)碾娏?，而這一電流產(chǎn)生的磁力線和靜鐵心上部的磁力線方向完全相反，起到抵消的作用。但是分閘線圈在中部產(chǎn)生的磁力線方向與永磁體在中部產(chǎn)生的磁力線方向卻一致。因此動(dòng)鐵心受到的向上的電磁吸力逐漸減小，當(dāng)分閘線圈中的電流增大到一定程度時(shí)，動(dòng)鐵心所受到的電磁吸力之和大于動(dòng)鐵心上的負(fù)載，此時(shí)動(dòng)鐵心將會(huì)向下運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)動(dòng)鐵心開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其機(jī)構(gòu)頂端與靜鐵心的上面的磁極之間的空氣隙會(huì)越來越大，進(jìn)而使上面的磁阻逐步增大，而下面的磁阻則會(huì)慢慢變小。并且向下運(yùn)動(dòng)的過程中伴有電流的增大，使動(dòng)鐵心受的向下的合力增大，進(jìn)而使得整個(gè)動(dòng)鐵芯加速向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)動(dòng)鐵芯到達(dá)底部會(huì)被永磁體所吸合，此時(shí)即使斷開分閘線圈中的電流，動(dòng)鐵心依舊會(huì)維持在機(jī)構(gòu)的底部即分閘狀態(tài)。

合閘過程與分閘過程完全相似；這里不再敘述。

3 理論分析及計(jì)算

以上的公式說明任何磁場都可當(dāng)作由分布電流產(chǎn)生，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)永磁體有以下兩種電流模擬的方法：

（1）永磁體整個(gè)區(qū)域內(nèi)部充滿電流的模型（體電流模型）。

（2）永磁體外部邊界上存在的電流的模型（面電流模型）。

4 仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)

永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分、合閘操作以及位置維持依賴于機(jī)構(gòu)內(nèi)部的磁場變化來實(shí)現(xiàn)，所以對機(jī)構(gòu)中的磁場變化進(jìn)行研究具有重要意義。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際理論計(jì)算出的尺寸進(jìn)行實(shí)體建模并做如下仿真。

（1）未通電情況下，永磁體單獨(dú)作用的磁通分布可以說明其工作原理。由于下面的磁路的空氣隙使磁阻很大，所以此時(shí)磁通幾乎都通過上面的磁路。

（2）當(dāng)接收到分閘命令后，分閘線圈中開始通電，線圈產(chǎn)生的磁場使動(dòng)鐵心下面的磁場變強(qiáng)。隨著電流的不斷增強(qiáng)，動(dòng)鐵心受線圈產(chǎn)生向下的吸力變大，此力與永磁體產(chǎn)生的電磁吸力相反。使動(dòng)鐵心受到的向上電磁吸力越來越小。

（3）通過對不同電流等級的磁力線分布獲得不同結(jié)構(gòu)下的電磁力之和，通過分析結(jié)果進(jìn)而做出優(yōu)化選擇。由于優(yōu)化是又一個(gè)深入的課題，再次就不加以論述。

結(jié)論

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出：

（1）當(dāng)分、合閘線圈中通入的電流為零時(shí)，動(dòng)鐵心受到的吸力與其體積成正比。

（2）（a）結(jié)構(gòu)線圈作用在動(dòng)鐵心上的力是最先克服永磁吸力向下運(yùn)動(dòng)的，而（b）、（c）、（d）結(jié)構(gòu)的線圈需要通入很大的電流才能使動(dòng)鐵心開始動(dòng)作。

由此可知，在設(shè)計(jì)永磁機(jī)構(gòu)時(shí)，選擇方向的不同，會(huì)使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)也不同。如果從節(jié)能方面考慮，（a）結(jié)構(gòu)更加合適，原因是和另外三種結(jié)構(gòu)相比（a）中線圈通入的電流很小時(shí)動(dòng)鐵芯就開始動(dòng)作；若從結(jié)構(gòu)小型化來設(shè)計(jì)，（d）更好，因?yàn)樵诓僮髟O(shè)備體積相同的時(shí)候，（d）結(jié)構(gòu)提供的永磁吸力是最大的。盡管（c）結(jié)構(gòu)耗能大，但是也有它自己的優(yōu)點(diǎn)，比如如果通入的電流很大時(shí)它所產(chǎn)生的永磁吸力也很大，所以（c）結(jié)構(gòu)更適合電壓相對較高的真空斷路器。

綜合考慮低壓真空斷路器滅弧室的性能要求（動(dòng)作快，精度高），所以在設(shè)計(jì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，（a）更合理、可行。

參考文獻(xiàn)

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第2篇：永磁傳動(dòng)技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：膠帶輸送機(jī) 磁力清掃裝置 除雜效果

1 背景技術(shù)

帶式輸送機(jī)又稱膠帶輸送機(jī)，是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。主要由機(jī)架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動(dòng)裝置等組成。帶式輸送機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，與其他運(yùn)輸設(shè)備（如機(jī)車類）相比，具有輸送距離長、運(yùn)量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中化控制，尤其對高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機(jī)已成為煤炭開采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。

在煤礦運(yùn)輸過程中，輸送帶上會(huì)殘留很多煤礦粉，帶式輸送機(jī)輸送物料過程中，若殘留附著物料進(jìn)入滾筒或托輥軸承座內(nèi)會(huì)加快軸承磨損、滾筒或托輥表面粘上物料會(huì)撕裂和拉毛輸送帶面膠，加速輸送帶的磨損和毀壞。如果物料在帶式輸送機(jī)尾部改向滾筒或垂直拉緊滾筒表面附著并結(jié)塊會(huì)造成輸送帶跑偏，增加輸送帶的磨損，甚至撕裂滾筒包膠層等造成嚴(yán)重后果。在現(xiàn)有的膠帶機(jī)清掃器領(lǐng)域清掃器種類很多，在壓緊方式分類上大致分為彈力壓緊、自重壓緊、電動(dòng)壓緊等。對于彈力、自重、電動(dòng)壓緊的清掃器在生產(chǎn)中除雜效果并不是很理想，彈力、電動(dòng)壓緊方式過于機(jī)械容易損傷皮帶，自重壓緊對較細(xì)顆粒除雜效果不理想，另外對于帶面不平整的膠帶機(jī)上述清掃器不能把帶面雜物完全清除。

2 膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置工作原理

為解決上述問題，本論文設(shè)計(jì)了一種用于膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置，包括上膠帶和下膠帶，以及位于上下兩膠帶之間的刮刀，以及安裝所述刮刀的刮刀固定座，其中，在所述輸送機(jī)下膠帶的兩側(cè)分別安裝有不同磁極性的的至少兩塊永磁體，或者在所述輸送機(jī)下膠帶的其中一側(cè)安裝有相同磁極性的至少兩塊永磁體，所述永磁體通過異性相吸或同性相斥的作用實(shí)現(xiàn)刮刀的上下移動(dòng)。

刮刀由依次重疊排列的多個(gè)小刮刀組成，小刮刀依次緊湊的排列成一排，并均固定于同一刮刀固定座上，在刮刀固定座頂部還安裝有彈簧，彈簧也設(shè)有多組，多組彈簧也依次緊湊排列成一排，彈簧另一端連接有永磁體，另一永磁體設(shè)于下膠帶下方或上膠帶下方，并間隔設(shè)置。

永磁體的兩邊安裝在兩細(xì)條型的磁極固定座上，磁極固定座中部開設(shè)有磁極滑槽，其中一永磁體與磁極固定座實(shí)現(xiàn)固定連接，另一永磁體與磁極滑槽形成滑動(dòng)連接，刮刀固定座也通過磁極滑槽并在彈簧的作用下帶動(dòng)刮刀實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。

當(dāng)永磁體安裝的位置位于下膠帶的兩側(cè)時(shí)，其中一永磁于下膠帶下方，兩端與磁極固定座的邊部固定住，并與下膠帶設(shè)有一定的間隔，與下膠帶面接觸的為刮刀，刮刀由刮刀固定座固定，刮刀固定座上面設(shè)有多組彈簧，刮刀固定座可通過磁極滑槽滑動(dòng)，彈簧的另一端為另一永磁體，由于兩組永磁體是異性磁極相對（N極和S極），故存在異性相吸的力，而上面一永磁體受到下面一固定住的永磁體的吸力，會(huì)向下移動(dòng)，進(jìn)而給刮刀提供刮塵的動(dòng)力，而彈簧的作用更保證了二者一個(gè)合適的并具有彈性的活動(dòng)空間。

當(dāng)永磁體安裝的位置位于下膠帶的同一側(cè)時(shí)，此時(shí)，只需要其中一永磁體設(shè)于另一可滑動(dòng)的磁極的同一側(cè)，利用二者的排斥力（N、N極相對或S、S極相對），促使另一可滑動(dòng)的永磁體上下移動(dòng)，而受到彈簧的作用又不會(huì)一直向下移，具有一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軌跡。

3 膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，圖1為本裝置的實(shí)施例一。

圖1

圖2

本膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置利用異性相吸的原理來給刮刀動(dòng)力，參照圖1、圖2所示，其包括平行設(shè)置的兩磁極固定座10，兩固定座之間的距離設(shè)為1800mm，磁極固定座10中部開設(shè)有磁極滑槽20，還包括兩塊永磁體，上永磁體30和下永磁體40、刮刀固定座50均直接連接在兩磁極固定座10之間，這樣兩永磁體以及刮刀固定座的的長度均為1800mm，與兩固定座之間的距離相同，永磁體的高度可設(shè)為100mm，其中，位于下膠帶60下方的下永磁體40是通過螺釘與磁極固定座固定住的，位于下膠帶60上方的上永磁體30和刮刀固定座50均是可在磁極滑槽20中滑動(dòng)的。

在下永磁體40的上面并與其具有一定的間隔的是下膠帶60，與下膠帶接觸的是一系列合金小刮刀80，緊湊重疊布置有16個(gè)，寬度為110mm，高度為120mm，重疊放置的合金刮刀因?yàn)闆]有間隙具有整體刮刀全面處理的效果，而且由于皮帶面上不平整，個(gè)別地方有凹陷時(shí)，通過設(shè)置的小刮刀，其處理效果比整體效果更好，小刮刀的活動(dòng)性更強(qiáng)。

該多個(gè)小刮刀80均固定在刮刀固定座50上，該刮刀固定座50可以設(shè)置多個(gè)，每個(gè)固定座均固定該對應(yīng)的小刮刀，也可以整體設(shè)置為一條，刮刀固定座的作用是為了防止刮刀在皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)使其保持一定的方向，不隨意活動(dòng)。

刮刀固定座50的上端是多組彈簧70，彈簧70與刮刀固定座50可以固定連接也可以不固定連接，彈簧的高度設(shè)為75mm，彈簧也設(shè)有多組，其設(shè)置的組數(shù)跟小刮刀的個(gè)數(shù)相同，也是依次排列連接，彈簧70的上端是另一永磁體，該永磁體安裝在磁極滑槽20中，該永磁體的上部為上膠帶90。

由于兩永磁體為N、S極相對，上永磁體30受到下永磁體40的吸力，會(huì)沿著磁極滑槽20下滑，通過彈簧70以及刮刀固定座50的作用帶動(dòng)小刮刀80進(jìn)行皮帶清掃，并且當(dāng)遇到帶面破損時(shí)會(huì)及時(shí)上移防止對皮帶造成更嚴(yán)重的損壞，彈簧一方面為刮刀提供一個(gè)合理的彈性的垂直活動(dòng)空間，另一方面當(dāng)帶面不平整時(shí)，也能與帶面緊密接觸起到良好的清掃作用。

當(dāng)采用同性相斥的原理實(shí)現(xiàn)刮刀清掃時(shí)，只需將實(shí)施例一中原位于下膠帶下發(fā)固定的下永磁體重新安裝至上永磁體的上端，同樣地，該永磁體固定住，其下部的下永磁體仍然可在滑槽中滑動(dòng)，通過同性相斥的力的作用進(jìn)行除雜作業(yè)。

4 結(jié)論

與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種新型的膠帶輸送機(jī)磁力清掃裝置是通過兩永磁體的同性相斥、異性相吸的原理來實(shí)現(xiàn)的，通過磁力實(shí)現(xiàn)刮刀的清潔作用。它通過磁場產(chǎn)生的磁場力，具有很高的強(qiáng)度同時(shí)還具有彈性空間，可以保證在完成除雜作業(yè)時(shí)又不損傷帶面?？蓮V泛應(yīng)用于鋼鐵、礦山、碼頭、電廠等行業(yè)的帶式輸送機(jī)，清掃效果明顯，安裝調(diào)試維護(hù)方便，安全性高。

5 參考文獻(xiàn)

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第3篇：永磁傳動(dòng)技術(shù)論文范文

隨著交流電動(dòng)機(jī)被廣泛運(yùn)用在各式各樣的領(lǐng)域中，交流電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)就受到大家的重視。作為一種非線性的系統(tǒng)，交流電動(dòng)機(jī)具有高階、強(qiáng)耦合、參數(shù)時(shí)變等特點(diǎn)，屬于復(fù)雜系統(tǒng)，交流電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)擾動(dòng)抑制方法與其無源性控制相結(jié)合，使得電動(dòng)機(jī)的實(shí)際仿真效果、外部擾動(dòng)環(huán)境下穩(wěn)定等性能都較高，因此，交流電動(dòng)機(jī)的無源性控制與擾動(dòng)抑制技術(shù)作為國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。本文就交流電動(dòng)機(jī)的無緣性控制原理、擾動(dòng)抑制原理展開分析，就其技術(shù)進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】交流電動(dòng)機(jī) 無源性控制 擾動(dòng)抑制技術(shù) 自適應(yīng)控制

交流電動(dòng)機(jī)主要是將交流電的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種機(jī)器，而基于交流電動(dòng)機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)被廣泛運(yùn)用在各行各業(yè)中，這也給交流電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)性提出了更大的挑戰(zhàn)。隨著交流電動(dòng)機(jī)被運(yùn)用在多種多樣的領(lǐng)域中，其具有的高階、多變量以及強(qiáng)耦合、參數(shù)時(shí)變等非線性系統(tǒng)特征表現(xiàn)得非常明顯?；陔姍C(jī)端口的受控研究，下文針對目前國內(nèi)外對交流電動(dòng)機(jī)的無源性控制和擾動(dòng)抑制技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，就其原理展開研究。

1 國內(nèi)外對交流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的相關(guān)研究現(xiàn)狀

1.1 交流電動(dòng)機(jī)速度控制主電路與控制電路

事實(shí)上，交流電動(dòng)機(jī)的速度控制主要以大功率電力電子器件為主，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)控制理論被廣泛使用，這也給交流電機(jī)拖動(dòng)的開發(fā)提供了良好的環(huán)境和基礎(chǔ)。目前，控制電路主要還是以DSP和單片機(jī)為主，電子控制器的數(shù)字化控制發(fā)展使得設(shè)備的性能大大提升，控制算法也得到了進(jìn)一步的優(yōu)化，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等復(fù)雜控制也逐漸被應(yīng)用起來。作為電機(jī)調(diào)速的重要組成部分，智能功率模板成為了新一代的主控電路，通過將功率開關(guān)期間和驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行集成，內(nèi)設(shè)過電壓、過電流等故障檢測電路，將檢測信號傳輸?shù)紺PU中。它由高速低功耗的管芯與優(yōu)化門極驅(qū)動(dòng)電路、快速保護(hù)電路等部件構(gòu)成，能夠在發(fā)生負(fù)載事故或者使用不恰當(dāng)時(shí)，也能保證智能功率模塊安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 交流電動(dòng)機(jī)的控制策略

早前的交流傳動(dòng)屬于不可調(diào)傳動(dòng)，而隨著電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流可調(diào)傳動(dòng)也逐漸開始廣泛起來。常用的穩(wěn)態(tài)模型控制方案主要由開環(huán)恒V/F比控制、閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制等。且前者是一種開環(huán)的控制方式，與變壓變頻控制不同，其不對速度進(jìn)行反饋控制，而閉環(huán)轉(zhuǎn)差屬于直接轉(zhuǎn)矩控制，因其實(shí)現(xiàn)了對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，從而擁有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性能，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差也較小。基于交流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型的控制方法分為矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩種，矢量控制實(shí)現(xiàn)了磁鏈與轉(zhuǎn)矩的解耦，可以進(jìn)行獨(dú)立控制，而直接轉(zhuǎn)矩控制的計(jì)算量小、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良。

1.3 交流電動(dòng)機(jī)非線性控制方法

前面說到，交流電動(dòng)機(jī)是一種非線性的對象，而無論是矢量控制還是直接轉(zhuǎn)矩控制，都不能很好的對其動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行描述。所以自適應(yīng)控制、反饋線性化控制以及滑膜變結(jié)構(gòu)控制等都為電動(dòng)機(jī)的非線性控制提供了方式。自適應(yīng)控制研究對象具有一定的不確定性，包括描述被控對象、環(huán)境數(shù)學(xué)模型的不確定性，以及一些未知因素和隨機(jī)因素。這些不確定性有時(shí)是在系統(tǒng)內(nèi)部，而有時(shí)卻在系統(tǒng)外部發(fā)生。從內(nèi)部來講，描述被控對象的數(shù)學(xué)模型起結(jié)構(gòu)與參數(shù)就具有很大的不確定性，而這種基于數(shù)學(xué)模型的控制方法在電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)控制中得到了很好的發(fā)揮。反饋線性化控制的整體較為精確，適合系統(tǒng)的整個(gè)分析域?；ぷ兘Y(jié)構(gòu)控制能偶使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)隨時(shí)變化的開關(guān)特征，但當(dāng)系統(tǒng)再不同滑膜軌跡中時(shí)，頻率切換可能伴隨著高頻的抖動(dòng)。

2 交流電動(dòng)機(jī)的無源性控制原理分析

2.1 系統(tǒng)無源性

無論是哪種機(jī)械系統(tǒng)，如果沒有外界能量加以支持，其動(dòng)能與勢能之和總是趨近于零的，且其系統(tǒng)速度、位移也是趨向于零的。簡單了說，系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，如果缺少外界能量注入，系統(tǒng)指揮消耗能量，而這種能量不可能放大，而只要停止向外界或者內(nèi)容注入能量，系統(tǒng)的能量之和必將趨近于零，以此來達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。對于非線性系統(tǒng)來說，公式中，u、y分別表示尾數(shù)相同的系統(tǒng)輸入與輸出，其中f（0）=0，h（0）=0.

另外，系統(tǒng)的無源性還是反應(yīng)電機(jī)在運(yùn)行過程中所消耗的能量特征。對于一般的能量供給量來說，考慮s（u，y）為單位時(shí)間內(nèi)以外不注入能量為輸出輸入信號函數(shù)，那么耗散的計(jì)算方法則為：

v（x（T））-v（x（0））≤

2.2 能量成形與無源性

因考慮到電機(jī)系統(tǒng)的能量成形與無源性，通過成對的變量uRm、yRm與外界相連，其結(jié)果滿足能量平衡方程。

H[x（t）] H[x（0）] =

該方程表示系統(tǒng)存儲的能量與外界供給能量和系統(tǒng)耗散的能量差相等。而公式中的H（x）表示訥訥過量存儲函數(shù)，xRn表示狀態(tài)向量，d（x（t），t）表示具有耗散效應(yīng)的非負(fù)函數(shù)。滿足能量平衡方程式的系統(tǒng)屬于無源性控制系統(tǒng)，且H（x）≥c，此時(shí)的c就表示能量函數(shù)的下界，y則表示無源輸出。具體如圖1所示。

2.3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的無源性控制原理

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)非線性、多變量以及強(qiáng)耦合特點(diǎn)表現(xiàn)明顯的一個(gè)典型，近年來，隨著非線性控制理論深入廣泛的研究，使得感應(yīng)電機(jī)控制成為主導(dǎo)潮流。為了克服反饋線性化、無源性控制等需要考慮奇異點(diǎn)的問題，無源性控制利用輸出反饋使得電機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)表現(xiàn)為無源映射，從上面所提到的電機(jī)能量方程入手，采用不影響其穩(wěn)定性的無功力簡化控制器設(shè)計(jì)。此時(shí)，坐標(biāo)的變化并不影響系統(tǒng)的無源性，所以，選擇不同的輸出函數(shù)與能量函數(shù)，設(shè)計(jì)出多種無源性控制，來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性控制。

3 交流電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)L2擾動(dòng)抑制控制技術(shù)

進(jìn)行交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，常常會(huì)遇到因負(fù)載轉(zhuǎn)矩存在擾動(dòng)或者電機(jī)參數(shù)時(shí)變等因速度影響電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。此時(shí)，如果僅僅適應(yīng)狀態(tài)誤差PCH控制方法，往往達(dá)不到理想的效果，而采用無源性控制與自適應(yīng)L2擾動(dòng)抑制技術(shù)結(jié)合的方式，能夠有效提高控制效果，達(dá)到所需性能要求。在電動(dòng)機(jī)負(fù)載擾動(dòng)但參數(shù)無變化的情況下，利用L2增益擾動(dòng)抑制和狀態(tài)誤差PCH控制結(jié)合可以推算出速度控制器；而當(dāng)發(fā)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩存在擾動(dòng)或者電機(jī)參數(shù)時(shí)變是，就要通過自適應(yīng)L2擾動(dòng)抑制和狀態(tài)PCH相結(jié)合的頒發(fā)來求得速度控制器。

當(dāng)系統(tǒng)無緣時(shí)，供給量s（u，y） = yTu就是耗散的，因此系統(tǒng)的供給量就是s（u，y） = γ22-2是耗散的，此時(shí)γ為整數(shù)，那么就說無源系統(tǒng)有小于整數(shù)γ的L2增益。

針對異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)而言，通過建立異步電動(dòng)機(jī)端口受控哈密頓系統(tǒng)模型，來構(gòu)建閉環(huán)狀態(tài)誤差PCH系統(tǒng)。在互聯(lián)和阻尼配置能量成形方法的基礎(chǔ)上得到負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定控制器，如果想要單純依靠這些方法來控制系統(tǒng)是不可能的。針對異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的負(fù)載轉(zhuǎn)矩存在的擾動(dòng)問題，我們通過在異步電動(dòng)機(jī)PCH控制的基礎(chǔ)上，采用L2增益控制方式設(shè)計(jì)控制器，對負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)進(jìn)行抑制，同時(shí)這種方式也能很好的消除穩(wěn)態(tài)誤差引入PI控制。根據(jù)相關(guān)仿真結(jié)果顯示，所提出的這種控制方式，具有高效的轉(zhuǎn)速跟蹤性能和負(fù)載擾動(dòng)抑制功能，是異步電動(dòng)機(jī)現(xiàn)代非線性控制的一種有效途徑。

而對于永磁同步電動(dòng)機(jī)而言，針對PMSM速度控制負(fù)載擾動(dòng)及參數(shù)時(shí)變的問題，可以利用狀態(tài)誤差PCH控制原理來設(shè)計(jì)系統(tǒng)速度控制器。與此同時(shí)，結(jié)合永磁同步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)誤差PCH控制，通過自適應(yīng)L2增益擾動(dòng)抑制功能，對負(fù)載轉(zhuǎn)矩及參數(shù)時(shí)變擾動(dòng)進(jìn)行抑制。仿真結(jié)果顯示，利用L2擾動(dòng)抑制技術(shù)可以有效的抑制系統(tǒng)負(fù)載擾動(dòng)，在PMSM定子電感、電阻變化情況下，也可以使用自適應(yīng)L2擾動(dòng)抑制控制技術(shù)，減少電機(jī)參數(shù)時(shí)變和負(fù)載擾動(dòng)帶來的影響，進(jìn)一步加強(qiáng)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。

3 結(jié)束語

隨著交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)用越來越廣泛，怎樣有效的控制電機(jī)成為了領(lǐng)域內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。本文介紹了交流電動(dòng)機(jī)的無源性控制和擾動(dòng)抑制技術(shù)，利用公式和仿真結(jié)果證明了無源性控制與能量成形的關(guān)系，并得出L2擾動(dòng)抑制技術(shù)可以有效的抑制系統(tǒng)負(fù)載擾動(dòng)。

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第4篇：永磁傳動(dòng)技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：伺服系統(tǒng)；隨動(dòng)控制；交流伺服；液壓伺服

近年來，在機(jī)電一體化、自動(dòng)化領(lǐng)域中，伺服技術(shù)是人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一，伺服系統(tǒng)的應(yīng)用也成為了一種時(shí)髦。但不得不說，雖然很多行業(yè)與工業(yè)技術(shù)門類都已經(jīng)涉及伺服問題，但人們對伺服技術(shù)與伺服系統(tǒng)的認(rèn)知還是有一定的局限性甚至是很混亂的，這在企業(yè)基層表現(xiàn)得尤為突出。擬對當(dāng)下的一些認(rèn)知混亂現(xiàn)象及根源做一些分析，然后給出對于伺服控制與伺服系統(tǒng)的一點(diǎn)個(gè)人見解。

1“伺服系統(tǒng)”的一些認(rèn)知亂象及根源

當(dāng)前伺服技術(shù)已經(jīng)滲透到機(jī)電一體化及自動(dòng)化領(lǐng)域的許多方面，各類精密數(shù)控加工機(jī)床、高檔工業(yè)機(jī)器人、現(xiàn)代化兵器裝備、某些高端醫(yī)療設(shè)備等等均有所謂“位置伺服技術(shù)”、“速度伺服技術(shù)”的廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)實(shí)中被如此廣泛應(yīng)用且影響巨大的一門技術(shù)，人們對它的的了解與認(rèn)識卻存在很大反差。這主要表現(xiàn)在：（1）不少相關(guān)工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場，人們對“伺服”、“伺服系統(tǒng)”的內(nèi)涵理解并不到位，常常有現(xiàn)場人員將設(shè)備驅(qū)動(dòng)元件是否采用所謂伺服電機(jī)、液壓伺服馬達(dá)作為該設(shè)備是否具備伺服品質(zhì)的唯一標(biāo)準(zhǔn)；（2）部分人認(rèn)為凡是沒有精確定位能力的自動(dòng)控制系統(tǒng)就不能算是伺服系統(tǒng)；（3）各種教科書、技術(shù)交流資料、技術(shù)文件（包括產(chǎn)品說明書）、網(wǎng)絡(luò)信息資料、甚至期刊論文上對“伺服系統(tǒng)”、“伺服控制”的定義幾乎沒有統(tǒng)一的表述，各說各話十分混亂。何以會(huì)出現(xiàn)這種亂象呢？筆者認(rèn)為主要有以下方面的原因：（1）基于PMSM（正弦波三相永磁同步電動(dòng)機(jī)）的當(dāng)代交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)影響力非常大，是當(dāng)今高性能電伺服驅(qū)動(dòng)的主流，這是毋容置疑的。但對于我國來講交流伺服驅(qū)動(dòng)是泊來技術(shù)。世紀(jì)八十年代改革開放后，中國大量引進(jìn)的歐、美、日技術(shù)及裝備，其中包含交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。對不少中國企業(yè)來講，對相關(guān)技術(shù)的消化吸收與改進(jìn)大部分是滯后的。究其原因，一方面是在當(dāng)時(shí)大的時(shí)代背景下，許多企業(yè)經(jīng)營自負(fù)盈虧，經(jīng)濟(jì)效益是首位的，引進(jìn)的東西需要立竿見影“生蛋”，除非國家有特別安排，自行吸收、改進(jìn)相關(guān)技術(shù)并非當(dāng)務(wù)之急；另一方面也受到國外知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的制約，不可能得到完整詳盡的技術(shù)背景材料；特別是在很多技術(shù)（比如交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)）快速發(fā)展的階段，中國正處于舉國停滯時(shí)期，中國是完全錯(cuò)失了參與機(jī)會(huì)的，因?yàn)檎麄€(gè)沒有相關(guān)研發(fā)過程的經(jīng)歷，即使想快速消化吸收、改進(jìn)也顯得力有不逮。由此，全面的“拿來主義”、全盤照搬與山寨成了當(dāng)時(shí)的“路線正確”。（2）另一方面，伺服技術(shù)源于自動(dòng)控制理論這是不爭的事實(shí)。國內(nèi)自動(dòng)控制理論研究與控制技術(shù)的應(yīng)用推廣其實(shí)并不算很晚。

早在上世紀(jì)六十年代，以中科院關(guān)肇直為首的一批中國數(shù)學(xué)工作者就已經(jīng)開展了現(xiàn)代控制理論的研究與應(yīng)用，且頗具成效。但當(dāng)時(shí)的控制技術(shù)（包括伺服技術(shù)）在國內(nèi)的應(yīng)用領(lǐng)域多是國防高科技領(lǐng)域，由相關(guān)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用而催生的知識傳播受眾面窄，影響有限。當(dāng)時(shí)雖然對伺服理論及技術(shù)已經(jīng)有所了解，但主要限于高層研究人員和一些有技術(shù)保密要求的科研單位和企事業(yè)單位，這些理論與技術(shù)也不會(huì)推廣普及到一般工業(yè)領(lǐng)域，多數(shù)理工科高校教科書也很少著墨進(jìn)行介紹。由此絕大部分工業(yè)企業(yè)中（特別是一些非國防軍工企業(yè)）人們對伺服與伺服技術(shù)可以說是一知半解或一無所知，當(dāng)歐美日的產(chǎn)品大量涌入后，相關(guān)技術(shù)概念就成為那個(gè)年代人們對伺服及伺服系統(tǒng)的“第一印象”、“啟蒙認(rèn)知”。再加上前面（1）所提到的一些短視行為，人們對伺服技術(shù)在消化吸收應(yīng)用過程中并未著力追根溯源重建相關(guān)的科學(xué)認(rèn)知，只要?dú)W系或日系伺服產(chǎn)品當(dāng)時(shí)使用了什么名詞術(shù)語，采用了什么規(guī)范守則，國內(nèi)一些引進(jìn)使用過相關(guān)技術(shù)的企業(yè)就全部沿用，奉為準(zhǔn)則，行業(yè)內(nèi)沒有一個(gè)統(tǒng)一的說法，更甭談制定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，由此導(dǎo)致目前的混亂自然無可避免。

2伺服控制與伺服技術(shù)的發(fā)展

伺服技術(shù)雖然萌芽于古代，但伺服理論與技術(shù)的快速發(fā)展卻是在二十世紀(jì)上半葉，戰(zhàn)爭期間，在一些特殊的裝備上需要?jiǎng)?、靜態(tài)性能俱佳的位置隨動(dòng)系統(tǒng)，基于當(dāng)時(shí)已初步成型的經(jīng)典控制理論，這首先在液壓驅(qū)動(dòng)中得以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)人們把這些性能優(yōu)異的液壓位置隨動(dòng)系統(tǒng)戲稱“伺服系統(tǒng)”。戰(zhàn)后重建階段，轉(zhuǎn)化成戰(zhàn)斗力的技術(shù)又快速轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，伺服技術(shù)自然不例外地在除軍工以外的很多工業(yè)領(lǐng)域中迅猛地推廣發(fā)展起來，涉及機(jī)械、化工、能源、汽車、航空航天等等方面的運(yùn)動(dòng)控制與過程控制技術(shù)問題。戰(zhàn)后伺服技術(shù)的進(jìn)展除了液壓伺服技術(shù)的繼續(xù)演進(jìn)與推廣外，最突出的是電伺服技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步。不過在二十世紀(jì)五、六十年代，無論是調(diào)速還是定位，幾乎清一色以有刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為主，尤其以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)最為突出。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)展水平及交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)高性能控制的難度，當(dāng)時(shí)電伺服是直流一統(tǒng)天下，“直流伺服調(diào)速”幾乎成了那個(gè)時(shí)代電氣伺服的代名詞。這種狀況持續(xù)了近二十年，直到二十世紀(jì)七十年代初，隨著電力電子變流技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的長足進(jìn)步，特別是交流電機(jī)矢量控制技術(shù)的發(fā)現(xiàn)與利用，交流伺服技術(shù)才迅猛地興旺起來，以后逐漸在很多方面取代直流，基于PMSM的交流伺服目前已經(jīng)成為電伺服驅(qū)動(dòng)的當(dāng)然主流。盡管如此，直流驅(qū)動(dòng)技術(shù)優(yōu)異的性能形成的強(qiáng)大慣性，仍然在近年發(fā)揮著作用，特別是在：兵器行業(yè)、特種裝備、新能源汽車等領(lǐng)域仍然持續(xù)的產(chǎn)生著影響。

3伺服在控制工程意義下的解讀