陳炎冰 長沙麓山國際實(shí)驗(yàn)學(xué)校

淺談?dòng)来胖本€同步電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用

陳炎冰 長沙麓山國際實(shí)驗(yàn)學(xué)校

在當(dāng)前眾多電機(jī)種類當(dāng)中，直線電動(dòng)機(jī)是其中應(yīng)用最為廣泛的電機(jī)種類之一，直線電動(dòng)機(jī)是一種直接驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。直線電動(dòng)機(jī)與其它電機(jī)相比，它省略了機(jī)械轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，這使得它具有長行程、高精度的特點(diǎn)。本文以永磁直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理作為分析材料，以此來對(duì)永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

永磁直線同步電機(jī) 控制技術(shù) 應(yīng)用

在工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象做直線運(yùn)動(dòng)，需要經(jīng)過很多中間環(huán)節(jié)以及變換環(huán)節(jié)才能做到，這樣使得整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的精確性以及效率不斷下降。而直線電機(jī)能夠直接控制被控對(duì)象做直線運(yùn)動(dòng)，減少傳統(tǒng)電機(jī)的中間變換環(huán)節(jié)，具有長行程、高精度、高效率的特點(diǎn)。隨著對(duì)于直線電機(jī)的不斷研究，出現(xiàn)了永磁直線同步電機(jī)這種新型電機(jī)，永磁直線同步電機(jī)相較于傳統(tǒng)的直線電機(jī)，具有推力強(qiáng)、效率高、損耗低等特點(diǎn)，不僅可以使被控物連續(xù)單項(xiàng)或復(fù)短行程直線機(jī)械運(yùn)動(dòng)，還可以減去在直線運(yùn)動(dòng)中所需的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使得機(jī)械的伺服性能有了極大提升。另外，永磁直線同步電機(jī)的控制技術(shù)對(duì)于永磁直線同步電機(jī)有重要影響，由于永磁直線同步電機(jī)繼承直線電機(jī)消除機(jī)械傳動(dòng)鏈的特點(diǎn)，使得永磁直線同步電機(jī)在電氣、電子控制上的難度較大。因此，對(duì)于永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)需要更多人員來進(jìn)行研究，并對(duì)永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，這樣才能使永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)得到最廣泛的應(yīng)用。

1 永磁直線同步電機(jī)工作原理

在直線電動(dòng)機(jī)當(dāng)中，永磁直線同步電機(jī)與其它直線電機(jī)相比，具有工作效率較高、體積較小、設(shè)備容易操作等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得永磁直線同步電機(jī)逐漸成為了現(xiàn)代超精密機(jī)床中最具有代表的技術(shù)。永磁直線同步電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中，其主要工作原理為：在定子或者是動(dòng)子上，在一條直線中，不斷交替安裝正負(fù)兩級(jí)永磁體，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安裝含有鐵芯的通電繞組。另外，還需要在永磁直線同步電機(jī)中動(dòng)子的三相繞組中，適當(dāng)?shù)慕尤肴鄬?duì)正弦電流，保證能夠出現(xiàn)氣隙磁場(chǎng)，在前面這些工作原理上，永磁直線同步電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)工作原理十分相似。但是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)的，而永磁直線同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)則是直線方向運(yùn)動(dòng)，永磁直線同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)又被稱為行波磁場(chǎng)。

2 永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用

在電機(jī)領(lǐng)域當(dāng)中，由于永磁直線同步電機(jī)與傳統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理不同，永磁直線同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制也需要隨著電機(jī)結(jié)構(gòu)改變而又更高標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行大量研究以后，永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)大致可以分為兩方面：一是永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用矢量控制、PID控制等由旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制技術(shù)而改進(jìn)的控制技術(shù)；二是結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，研究出適用于永磁直線同步電機(jī)的控制技術(shù)。在當(dāng)前永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用中，為了滿足不同工業(yè)生產(chǎn)的不同需求，需要將多種永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行融合，從而使永磁直線同步電機(jī)能夠更高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。目前永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)大致可以分為以下四種：

2.1 永磁直線同步電機(jī)增益自調(diào)控制技術(shù)

增益自調(diào)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)原理是：對(duì)于不同變化因素的變化規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，并按照這些變化規(guī)律設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)理論非常簡(jiǎn)單，并不需要其它理論來支持，但是這種設(shè)計(jì)理論僅僅只是在設(shè)計(jì)理論上可行，在實(shí)際生活當(dāng)中，由于被控對(duì)象的變化規(guī)律是無法進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)算的，永磁直線同步電機(jī)的參數(shù)可能會(huì)受到電機(jī)溫度、電流、勵(lì)磁等方面的影響，從而導(dǎo)致被控對(duì)象的變化規(guī)律被打亂。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，這種控制技術(shù)很少被應(yīng)用在永磁直線同步電機(jī)實(shí)際工作中，需要與其它相關(guān)技術(shù)進(jìn)行融合并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整才能得到應(yīng)用。

2.2 永磁直線同步電機(jī)自動(dòng)校正控制技術(shù)

自動(dòng)校正控制技術(shù)在控制永磁直線同步電機(jī)工作時(shí)，會(huì)帶有明顯的被控對(duì)象參數(shù)辨識(shí)方框，它能夠?qū)⒈豢貙?duì)象的各種參數(shù)轉(zhuǎn)送到自動(dòng)校正控制系統(tǒng)中，然后由系統(tǒng)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并由此實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁直線同步電機(jī)操作的有效控制。

2.3 永磁直線同步電機(jī)直線牽引力控制技術(shù)

在永磁直線同步電機(jī)工作當(dāng)中，直線牽引力控制技術(shù)是最為常用的控制技術(shù)，直線牽引力控制技術(shù)是在旋轉(zhuǎn)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩思想上進(jìn)行改變，將其應(yīng)用在永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)當(dāng)中。

2.4 永磁直線同步電機(jī)模糊控制技術(shù)

在永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域中，模糊控制技術(shù)取得了一定市場(chǎng)。由于模糊控制技術(shù)的實(shí)時(shí)性好、控制精度高等特點(diǎn)，所以在永磁直線同步電機(jī)中模糊控制技術(shù)已經(jīng)存在一定市場(chǎng)。但是模糊控制技術(shù)需要工作人員進(jìn)行大量調(diào)試，才能保證高精度的特點(diǎn)，所以在通常情況下，模糊控制技術(shù)一般通其它控制技術(shù)進(jìn)行融合，然后再應(yīng)用到永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)中。

3 結(jié)語

永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，無論是在家用電器還是工業(yè)生產(chǎn)中，都需要用到永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)。本文介紹了永磁直線同步電機(jī)的工作原理及其控制技術(shù)的應(yīng)用，希望能夠推動(dòng)永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用得到進(jìn)一步發(fā)展。

[1]方濤.永磁直線同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制策略研究[D].安徽工程大學(xué),2015.

[2]楊少東.永磁直線同步電機(jī)控制技術(shù)的研究[D].浙江大學(xué),2006.[3]吳曉霞.垂直運(yùn)動(dòng)永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的仿真研究[D].太原理工大學(xué),2007.