Panasonic伺服電機對阻力未知時不同電機反應簡析

    Panasonic伺服電機對阻力未知時不同電機反應簡析
    Panasonic伺服電機具有強耦合、非線性、不確定性和多變量等特點，并且由于端部開斷磁場不封閉引起的端部效應，這造成建立的數學模型非常困難。而些傳統的控制器都是建立在其數學模型的基礎上的，在很大程度上對數學模型產生依賴，東莞電機廠控制器的控制效果取決于所設計的數學模型的程度。在客觀工程實際中，難以避免地存在著各種各樣的不滿足理想假設條件的影響因素，要想獲得地數學模型，幾乎是不可能的。隨著控制技術的不斷發展，專家和學者發現，魯棒控制器可以在模型不是很的條件下，取得很好的控制效果。
    本章采用分層控制策略研宄永磁同步直線電機的端口受控耗散哈密頓模型的兄魯棒無源控制問題。建立了PMSLM的端口受控耗散哈密頓系統模型，然后在內環控制中引入互聯與阻尼進行參數配置，將PMSLM端口受控耗散哈密頓系統配置到期望的平衡點然后驗證其在平衡點的穩定性。然后進行外環控制器設計，根據東莞電機廠魯棒控制理論設計了。魯棒控制器并進行穩定性分析，使系統對負載擾動的魯棒性得到改善。在Simulink平臺下來驗證本文所設計的魯棒控制器能夠提高PMSLM端口受控耗散哈密頓系統的抗擾能力。整個系統的控制器設計思路如圖1。
    Panasonic伺服電機
    體磁致伸縮與線磁致伸縮相比，主要是是指物體體積上發生的膨脹和收縮。在鐵磁材料達到飽和磁化后，材料體積方面的變化占主要地位。對于般的鐵磁材料，外加磁場對體積的改變量相對較小，且由于東莞電機鐵心磁密多設計在接近飽和狀態，故本文在研宄電機的磁致伸縮時僅考慮線磁致伸縮。
    磁致伸縮效應引起的材料長度相對變化很微小，般鐵磁材料的磁致伸縮系數的數量為10-5?10-6。超磁致伸縮材料zui大可達2x10-3，超磁致伸縮非晶薄膜可達10-4。硅鋼片磁致伸縮系數約為2x10-6，鐵基非晶合金磁致伸縮系數約為26x10-6。因此，對鐵磁材料磁致伸縮的研宄需要高精密的測量設備與高標準的測試技術。
    Panasonic伺服電機中磁致伸縮效應實際是個磁機械耦合問題。通常考慮磁致伸縮特性的有限元分析方法有兩種，種是直接將力和磁場耦合到個方程中，然后通過應力應變方程計算出磁致伸縮形變，這種方法可稱之為直接耦合方法。另種方法是算完模型的磁場，然后根據東莞電機磁場和磁致伸縮的關系將所得磁場計算結果代入磁致伸縮模型計算，進而計算形變大小，此種方法可稱為間接耦合方法。
    Panasonic伺服電機的建立分為兩種主要模式，分別為基于形變量的模型和基于力的模型。基于形變量的模型是利用磁致伸縮系數作為主要變量。這種方法主要是基于試驗測量得到的相對磁致伸縮系數對應磁感應強度的變化關系，他們之間的對應關系可以是個能用于查詢的表格，也可以是個多項式擬合公式。基于力的模型是利用磁致伸縮力作為主要變量。在這種方法中，磁致伸縮力的計算方法與計算電磁力的方法相似。
    應用虛功原理與有限元的結合計算磁致伸縮力，計算各節點的矢量磁位值，然后對位移可動部分能量求導，zui后對虛位移單元進行力的求和，得到總的磁致伸縮力。由于計算公式相對復雜，東莞電機編程計算將會有很大的困難，研宄，將采用間接耦合方法建立磁機械耦合數值模型。
    電機運行時，引起電機的電磁振動的因素包括電磁力和磁致伸縮兩方面。電磁力引起的振動是因為氣隙中交變的電磁力波作用于定子鐵心和機座使他們隨時間周期性變形，定子發生振動，振動的頻率就是徑向力波的頻率。磁致伸縮引起的振動是子鐵心材料在外磁場中由于磁化狀態的改變，其尺寸在各個方向發生變化。