三自由度永磁球形电动机步进运动控制研究

【摘要】永磁球形电动机因其能够完成空间的多自由度运动而受到越来越多的关注。本文针对一种球形电动机进行了转矩建模,提出控制永磁球形电动机步进运动的控制方法；对球形电动机在不同步进运动情况下的线圈电流进行了仿真；设计出电流控制模块,并进行了初步试验。本论文主要工作具体包括以下几个方面：(1)针对三自由度永磁球形电动机分析了定子线圈结构参数对电动机转矩特性的影响,对三自由度永磁球形电动机的单对定子和转子相互作用时的转矩特性进行了研究,得到了适合于整个电动机的线性叠加转矩模型,提出了通过控制定子线圈电流来控制永磁球形电动机步进运动的控制方法。(2)对单个线圈电流进行了基于滞环跟踪法的仿真,随后对永磁球形电动机分别进行了特定转矩下输出轴在初始位置处步进自旋、输出轴偏离Z轴一定角度后绕Z轴步进旋转(输出轴倾斜)、输出轴偏离Z轴一定角度进行步进自旋的仿真。(3)构建实验平台。根据仿真时应用的控制原理设计出控制方案的原理图,并依此制作出了控制模块,编写了相关的控制程序,对步进运动进行了初步实验,得到了在本控制方法下的实验结果,初步验证了控制方法的正确性和可实现性。本论文的研究工作得到国家自然基金项目“三自由度永磁球形电动机若干关键问题的深入研究”(51177001)、国家自然基金项目“基于虚拟样机建模的永磁球形电机自适应反演协同控制研究”(51307001)、安徽省高等学校省级自然科学研究重点项目“三自由度永磁球形电机伺服控制系统的研究”(KJ2013A012)、安徽省教育厅自然科学研究重点项目“多自由度永磁球形电动机结构优化及位置检测研究”(1308085QE82)的共同资助。
【作者】鲍文超；
【导师】李国丽；
【作者基本信息】安徽大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】三自由度永磁球形电机；转矩模型；步进运动；控制；

【参考文献】
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