基于轉(zhuǎn)矩分配的永磁球形電機通電策略研究.pdf

1、傳統(tǒng)的多自由度運動是由多個獨立的電機通過大量復(fù)雜的傳動裝置實現(xiàn)的,球形電機能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多自由度傳動系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性,擁有極為廣泛的應(yīng)用前景。本文分析了球形電機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢,在此基礎(chǔ)上對一種新型的永磁球形電機進行了相關(guān)的研究。
　　本文首先介紹了永磁球形電機的結(jié)構(gòu)參數(shù),建立了電機的有限元分析模型,對電機的轉(zhuǎn)矩特性進行了仿真,獲得了定子繞組在轉(zhuǎn)子球面各個位置下的轉(zhuǎn)矩分布情況;對電機進行動力學(xué)建模,應(yīng)用計算力矩法進

2、行動力學(xué)解耦;考慮不確定因素,加入補償項,提高了電機的魯棒性。
　　本文提出了基于轉(zhuǎn)矩分配的通電策略。傳統(tǒng)控制策略為了獲得控制電流,需求解高維轉(zhuǎn)矩矩陣的廣義逆矩陣,這大大增加了控制系統(tǒng)的計算負擔(dān)。本文將控制轉(zhuǎn)矩分解為自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和傾斜轉(zhuǎn)矩。首先,參考自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩分布曲線確定轉(zhuǎn)矩分配函數(shù),采用轉(zhuǎn)矩分配策略分配自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩,并對各相轉(zhuǎn)矩進行二次分配,通過反演運算直接獲得自轉(zhuǎn)運動控制電流向量;在此基礎(chǔ)上,對定子球面進行規(guī)劃,確定傾斜運動的控制繞組,

3、求解低維的轉(zhuǎn)矩逆矩陣,獲得傾斜運動控制電流,減小了計算負擔(dān)?；谝陨戏治?利用Matlab建立控制系統(tǒng),對永磁球形電機的三維運動進行控制,結(jié)果證明了本文提出了通電策略具有很好的效果。
　　最后,本文以DSP和FPGA為核心控制芯片建立永磁球形電機的硬件控制系統(tǒng)實驗平臺,并對硬件控制系統(tǒng)的主要部分進行了介紹。控制系統(tǒng)為雙閉環(huán)控制,外環(huán)為位置與速度環(huán),內(nèi)環(huán)為電流環(huán)。應(yīng)用轉(zhuǎn)矩分配策略,實現(xiàn)了永磁球形電機自轉(zhuǎn)控制,為后續(xù)復(fù)雜軌跡控制的實驗