直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)在動(dòng)態(tài)加載中的應(yīng)用研究

秦玉林 孫平安

摘 要：近年來(lái)，直線電機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，以其優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能促進(jìn)了動(dòng)力和載荷運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)步。本文在深入分析其動(dòng)態(tài)特性及其激振原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)坐標(biāo)變換方法以及矢量控制原理完成了對(duì)永磁同步直線電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立，進(jìn)一步采用三閉環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)精確控制，力求為動(dòng)態(tài)加載提供一定的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：直線電機(jī)；動(dòng)態(tài)加載；控制

從滿足實(shí)驗(yàn)效果的角度來(lái)看，在選擇試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，只要是直線電機(jī)，就都可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)[1]。其動(dòng)態(tài)性靜態(tài)性能優(yōu)異，可以產(chǎn)生以恒定推力為目標(biāo)的靜態(tài)或者準(zhǔn)靜態(tài)有載輸出，也能夠輸出高達(dá)100Hz以上的交變運(yùn)動(dòng)和載荷。另外，它還完全繼承了液壓缸、電動(dòng)缸、氣缸作動(dòng)器的功用。所以將其作為動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)力源，依靠電磁力作為原動(dòng)力，進(jìn)一步傳遞到輸出元件上。相較于傳統(tǒng)的直線作動(dòng)器，其可靠性更佳、效率更高、頻率更快，也更易于控制[2]。

1 直線電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性

3 基于PID的永磁同步直線電機(jī)數(shù)字式控制算法仿真

永磁同步直線電機(jī)因自身結(jié)構(gòu)與特性的原因?qū)_動(dòng)和負(fù)載的波動(dòng)相當(dāng)靈敏，故對(duì)系統(tǒng)的定位性能要求很高，同時(shí)還應(yīng)具備實(shí)時(shí)性好和定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)。本文基于PID數(shù)字式控制理論，采用三閉環(huán)控制方式對(duì)所選作動(dòng)器進(jìn)行精確控制。調(diào)用電流控制模式來(lái)控制輸出推力，其中電流調(diào)節(jié)器置于ELMO驅(qū)動(dòng)器中，位移調(diào)節(jié)器以及速度調(diào)節(jié)器置于PCA-8008運(yùn)動(dòng)控制卡中。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得到如圖2所示的控制卡位置環(huán)階躍響應(yīng)圖，表明了控制卡位置環(huán)響應(yīng)較快，無(wú)超調(diào)，仿真效果良好。

4 結(jié)論

直線電機(jī)動(dòng)靜態(tài)性能優(yōu)異，將其作為動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)力源，依靠電磁力作為原動(dòng)力，進(jìn)一步傳遞到輸出元件上。相較于傳統(tǒng)的直線作動(dòng)器，其可靠性更佳、效率更高、頻率更快，也更易于控制。本文在深入分析其動(dòng)態(tài)特性及其激振原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)坐標(biāo)變換方法以及矢量控制原理完成了對(duì)永磁同步直線電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立，進(jìn)一步采用三閉環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)精確控制。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭歡斌.電磁諧振疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及動(dòng)態(tài)載荷補(bǔ)償方法研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2015.

[2]陳大為.電磁諧振式疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其性能評(píng)估研究[D].浙江理工大學(xué)，2015.