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開關磁阻電機高精度位置控制

開關磁阻電機高精度位置控制

發布日期:2015-01-27 00:00 來源: 點擊:

  電機是工業生産不可缺少的動力設備,電機的品種很多,作用也相當廣泛。直線開關磁阻電機時一種新型的牽引電機。其主要有以下優點:結構簡單,制作成本不高。工作穩定且能夠在惡劣的環境下長時間正常工作,比如高溫環境,開關磁阻電機有较好的散热性能,可以在高温下正常工作。随着电力电子技术的发展,開關磁阻電機控制将会变得更加容易并且控制效果更好。这种电机启动转矩大,过载能力强,调速范围广。直线開關磁阻電機除了具有以上优点以外,在一些需要做直线运动的场合,它显示出了强大的优越性:再也不需要像传统的做直线运动的装置那样,通过丝杆等传动装置将旋转的运动转化为直线运动。这样再一次的将中间环节给节省下来了,不仅降低了设备的成本,而且能量利用率也得到了提高。開關磁阻電機控制精度高,在高精度加工领域和大功率传输方面有广泛的应用前景。

 開關磁阻電機.jpg

開關磁阻電機结构

 一、項目背景/選題動機

  现在有很多高精度加工平台需要直线运动的牵引机构,而目前的加工平台大部分都是利用旋转电机做牵引,再通过机械传动装置将运动形式转化为直线运动加以利用。这样不仅设备成本会很高,而且效率也不高。而直线開關磁阻電機本身的运动形式就是直线的,如果运用到这些设备上的话就会大大降低设备成本且效率也将会得到提高。

  二、需求分析

  本次設計大體分爲四大部分:

  (1)系統總體方案的設計,包括系統功能分析、系統架構的建立、系統硬件設計等過程。

  (2)基于單片機A/D,D/A,PWM等資源的應用。

  (3)電機模塊的設計。

  1、 功能要求

  (1)電流傳感器  傳感器負責采集直線電機電流以反饋給控制器進行處理。

  (2)位置編碼器  位置編碼器將電機的運動的位置反饋給控制器處理。

  (3)微控制器   微控制器負責處理傳感器采集的電流、編碼器反饋回來的位置。當位置指令給出以後,電機准確且迅速運動到指定位置。

  (4)鍵盤模塊   鍵盤模塊負責給定輸入。。

  2、 性能要求

  (1)穩定性  該系統能夠穩定的工作,抗幹擾能力好。

  (2)快速性和實時性  電機能夠迅速的動作達到指定位置,達到實時控制的目的。

  (3)准確性  電機能夠准確的運動到指定位置。

  三、方案設計

  1、 系統功能實現原理  系統主要分爲5個部分,包括位置檢測部分、電流采集部分、MCU控制部分、電機模塊、按鍵輸入給定位置部分。系統通過MCU的並口I/O一直檢測各路傳感器狀態,按照給定輸入值進行動作。

  2、 硬件平台选用及资源配置  MCU控制部分采用Atmel公司提供的一款基于AVR32 AT32UC3A单片机控制器的EVK1100模块。

  3、系統軟件架構  爲了突出系統的實時性,軟件設計按鍵輸入的給定。值和編碼器輸入的位置都采用中斷的方式來處理。具體軟件流程圖2和圖3所示。  在電機的位置控制精度在1um級的前提下,盡量提高其位置控制精度。嘗試各種高級算法(魯棒控制、自適應以及模糊神經網絡)在保證精度的前提下,達到實時控制。

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