（CAD图纸全套）交流永磁直线电机及其伺服控制系统的设计（含说明书）

因此，高推力直线电机有着非常广阔的应用前景！直线电机伺服控制系统的研究综述目前旋转电机的伺服控制系统已经是很成熟的产品了，但作为种直线电机进给系统，主要技术还局限于国外的几家大公司，国内的研究也就是处于起步阶段，沈阳工业大学直线电机的控制算法及伺服控制系统进行了相关的研究取得定的成果。

针对高速进给系统用永磁直线同步电机的伺服控制系统，要提高其性能就要从直线电机结构和电气控制两方面着手研究，这包括理论研究和试验研究。

.从直线电机的理论设计上提出改进直线电机的性能永磁直线同步电机由于采用永磁体励磁，在有槽电机中会产生推力波纹齿槽效应和端部效应。

为了减小推力波纹，应使永磁同步直线电机的初级电流和空载反电势波形尽量接近正弦形。

构造正弦波形气隙磁密或选择合适的次级磁铁形状及布置方式都能使初级反电势波形接近正弦波形。

提高电机推力密度的同时如何减小齿槽力是永磁直线电机要解决的问题，研究表明通过优化永磁体极距宽度采用磁钢斜排增大气隙采用无槽结构优化铁心长度等措施可以减小或消除齿槽力，但些措施的采用会造成其它性能的减弱。

为了研究端部效应对电机性能的影响，许多学者在建立直线电机数学模型时将端部效应的因素考虑进去，减小端部效应可以从结构如加入补偿绕组改变端部形状和控制端部效应补偿两方面采取措施。

.从伺服控制器的设计上改进直线电机的性能伺服控制系统是直线电机设计中的另个重点和难点。

这是因为直线电机伺服系统运行时直接驱动负载，这样负载的变化就直接作用于电机外界扰动如工件或刀具质量切削力的变化等，也未经衰减就直接作用于电机电机参数的变化也直接影响着电机的正常运行直线导轨存在摩擦力直线电机还存在齿槽效应和端部效应。

这些因素都给直线电机的伺服控制带来困难，在控制算法中必须针对这些扰动寻求相应的抑制或补偿方案，否则系统的稳定性很难保证。

总的来说，直线电机伺服控制系统的设计应满足以下目的稳态跟踪精度高动态响应快抗干扰能力强鲁棒性好。

不同的直线电机及其应用的场合对控制算法也有不同的要求，所以应根据具体情况采用合适的控制算法。

适用于伺服控制系统的微机主要有微处理器单片机和数字信号处理器。

随着微电子技术和现代控制理论的发展，伺服控制系统逐渐迈向全数字化控制单元。

其中年代推出的和系列单片机，尤其是近几年迅速发展的含有高速数字信号处理器的控制芯片为伺服控制系统提供了高性能的硬件平台，能够满足现代控制算法的实现和实时控制要求。

基于上述控制芯片能够实现复杂的控制，目前直线电机伺服控制系统采用的控制策略分析如下．传统的控制策略传统的控制策略如反馈控制解耦控制等，在交流伺服系统中得到了广泛的应用。

其中控制算法蕴含了动态控制过程中的过去现在和将来的信息，其配置几乎为最优，具有较强的鲁棒性，是交流伺服电动机驱动系统中最基本的控制形式，其应用广泛，并与其它新型控制思想结合，形成了许多有价值的控制策略。

在要求实现微精进给高速与超高速运行的高性能伺服系统中，滞后因素的影响将变的突出，预估器与控制器并联，可以使控制对象的时间滞后得到较好的补偿，这样在设计控制器时就不必考虑对象的时滞影响，对解决伺服系统中逆变器电力传输延迟和速度测量之后所造成的速度反馈滞后影响是十分有效的。

在直线永磁交流伺服电机系统中存在着多个电磁变量和机械变量，在这些变量之间存在较强的耦合作用，为了提高控制效果，在交流伺服系统中通常要求实现矢量控制，矢量控制就是将三相电流矢量分解为两个独立的电流分量，以实现单独控制。

般是使磁场分量为零，使输出力与交轴电流具有线性关系。

电流矢量与速度反馈回路也有耦合作用，在动态过程中，可以采用解耦控制算法加以解决，使各变量间的耦合减小到最低限度，以使各变量都能得到单独的控制。

．现代控制方法随着科学技术的发展，对各种机械零件的加工精度要求愈来愈高，必须考虑控制对象参数乃至结构的变化非线性的影响运行环境的改变以及环境干扰等时变的不确定因素，才能得到满意的控制效果。

在实际应用需求的呼唤下，在计算机高速度低成本所提供的良好物质条件下，系列现代控制方法应运而生，并应用于实际中，如非线性控制自适应控制滑模变结构控制预见控制鲁棒控制辨识算法。

现代控制算法都有很强的针对性和复杂的算法，选择时应结合应用场合和控制性能要求选择相应的控制策略。

．智能控制算法从年代起，为了提高控制系统的自学习能力，人们开始注意将人工智能技术与方法应用于控制系统。

对控制对象环境与任务复杂的系统宜采用智能控制方法。

模糊逻辑控制神经网络和专家控制是当前三种比较典型的智能控制策略。

针对直线永磁交流伺服系统的控制器设计，主要应用了神经网络的学习能力和模糊控制器的逻辑判断和推理能力。

其中模糊控制器专用芯片已经商品化，因其实时性好控制精度高，在伺服系统中已有应用。

如图.是典型的模糊控制结构，这样根据输入差分等级不同建立相应的模糊控制规律或做相应的改进。

神经网络的应用是与模型参考自适应控制相结合提出了模型参考自适应神经网络控制的种新型控制技术，它兼具了两者的优点，更进步提高了直线电机系统的伺服性能。

专家控制般用于复杂的过程控制中，在伺服系