產(chǎn)品名稱:平面OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
產(chǎn)品型號(hào):
產(chǎn)品特點(diǎn):平面OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)遵循磁阻Z小原理工作,是一種新型的平面電機(jī),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低廉、可靠性高、行程大和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等突出特點(diǎn),在大行程高精度平面驅(qū)動(dòng)裝置的微電子制造、超精密加工等*制造裝備領(lǐng)域顯示出極大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
平面OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的詳細(xì)資料:
平面OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)遵循磁阻zui小原理工作,是一種新型的平面電機(jī),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低廉、可靠性高、行程大和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等突出特點(diǎn),在大行程高精度平面驅(qū)動(dòng)裝置的微電子制造、超精密加工等*制造裝備領(lǐng)域顯示出極大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
平面OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
針對(duì)原有平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度較低的不足,圍繞平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度生成機(jī)理的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,論文深入研究平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的高精度運(yùn)動(dòng)機(jī)理及其控制方法,為大行程高精度平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的工業(yè)應(yīng)用提供系統(tǒng)的理論支撐和設(shè)計(jì)參考。綜合考慮降低平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的力脈動(dòng)和形變并提高電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度的要求,優(yōu)化設(shè)計(jì)了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)。根據(jù)期望的zui大推力和zui大速度,理論推導(dǎo)了動(dòng)定子的主要幾何尺寸、電磁參數(shù)與動(dòng)力學(xué)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。為降低電機(jī)力脈動(dòng),選取了更小的極距和更多的動(dòng)子齒對(duì)數(shù)等參數(shù),進(jìn)而確定了動(dòng)定子的主要幾何尺寸和電磁參數(shù)。為減小運(yùn)動(dòng)平臺(tái)形變,利用ANSYS Workbench有限元軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。基于優(yōu)化設(shè)計(jì)的電機(jī)結(jié)構(gòu)研制了一臺(tái)平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī),構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),測(cè)量并分析了電機(jī)的機(jī)械與電磁特性。研究結(jié)果表明,研制的平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)其推力、速度、形變和強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,有效降低電機(jī)力脈動(dòng)從而提高電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度。采用稀疏zui小二乘支持向量機(jī)回歸算法,建立了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的非線性力電流轉(zhuǎn)換模型,利用等效磁路法、磁通管道法和虛功法,理論推導(dǎo)了電機(jī)的非線性推力和法向力模型,通過(guò)LuGre動(dòng)態(tài)摩擦模型,構(gòu)建了電機(jī)的非線性摩擦力模型,分別對(duì)這四個(gè)非線性模型進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:非線性力電流轉(zhuǎn)換模型可精確地預(yù)測(cè)大于1A的電流;非線性推力和法向力模型的理論計(jì)算值與有限元仿真計(jì)算值、實(shí)驗(yàn)測(cè)量值之間的平均相對(duì)誤差均小于10%;非線性摩擦力模型計(jì)算的摩擦力與仿真系統(tǒng)的摩擦力之間的平均相對(duì)誤差約為10%;所建立的非線性模型具有精確性,為實(shí)現(xiàn)平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的高精度運(yùn)動(dòng)奠定了理論基礎(chǔ)。采用局部靈敏度分析理論,推導(dǎo)了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)參數(shù)對(duì)推力和法向力的歸一化靈敏度,基于推導(dǎo)的歸一化靈敏度揭示了電機(jī)參數(shù)對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度的影響規(guī)律,并給出了提高電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度的措施。研究結(jié)果表明:動(dòng)定子疊片厚度、齒距、氣隙、繞組線圈匝數(shù)、電流和位置對(duì)推力和法向力的歸一化靈敏度主要屬于超高靈敏度等級(jí);動(dòng)定子疊片厚度、電流、氣隙、齒距、位置、動(dòng)子繞組線圈匝數(shù)對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度的影響程度依次增大,其對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度影響所作貢獻(xiàn)的百分比分別為10.12%、15.05%、17.26%、18.07%、19.27%、20.23%;獲得了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度生成機(jī)理與規(guī)律,為實(shí)現(xiàn)其高精度運(yùn)動(dòng)控制提供了理論支撐。探討了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的能效提升問(wèn)題,提出了一種基于zui大力電流比策略的平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)能效提升方法。為描述zui大力電流比策略,構(gòu)建了一個(gè)具有時(shí)變參數(shù)的約束優(yōu)化問(wèn)題,通過(guò)懲罰函數(shù)法將該約束優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)非約束優(yōu)化問(wèn)題,采用設(shè)計(jì)的自適應(yīng)遺傳算法求解該非約束優(yōu)化問(wèn)題。對(duì)提出的zui大力電流比策略進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與傳統(tǒng)電流分配方法相比,基于zui大力電流比策略的電流分配方法使電機(jī)銅耗降低10%以上,有效提高了電機(jī)能效,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)平穩(wěn)快速準(zhǔn)確的軌跡跟蹤。理論推導(dǎo)了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的比例位置控制、比例積分位置控制、比例微分位置控制、比例積分微分位置控制的穩(wěn)態(tài)位置誤差,選用比例微分位置控制器對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)了基于輸入輸出的模型參考自適應(yīng)位置控制器,分析了模型參考自適應(yīng)位置控制的穩(wěn)定性,對(duì)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了模型參考自適應(yīng)位置控制實(shí)驗(yàn),構(gòu)建了基于前饋摩擦補(bǔ)償器的電機(jī)位置控制系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行了比例微分控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:比例微分位置控制系統(tǒng)平穩(wěn)快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了±0.3μm穩(wěn)態(tài)位置誤差的1μm行程定位、±2.3gm穩(wěn)態(tài)位置誤差的290mm行程定位、±56.9μm動(dòng)態(tài)位置誤差的57~100mm行程軌跡跟蹤;模型參考自適應(yīng)位置控制系統(tǒng)平穩(wěn)快速準(zhǔn)確地完成了15mm行程的亞微米級(jí)定位,穩(wěn)態(tài)位置誤差為±0.2μm;與未施加前饋摩擦補(bǔ)償器相比,基于前饋摩擦補(bǔ)償器的電機(jī)比例微分位置控制系統(tǒng)軌跡跟蹤的動(dòng)態(tài)位置誤差減小了33%以上,實(shí)現(xiàn)了+0.2μm穩(wěn)態(tài)位置誤差的1μm行程定位、±1.5μm穩(wěn)態(tài)位置誤差的290mm行程定位、0.5gm的x軸和y軸定位分辨率;平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)現(xiàn)了微納米級(jí)精度運(yùn)動(dòng)。
平面OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
綜上,OMAL優(yōu)化設(shè)計(jì)了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu),分析了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的機(jī)械與電磁特性,建立了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的非線性模型,揭示了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度生成機(jī)理,提出了一種基于zui大力電流比策略的平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)能效提升方法,設(shè)計(jì)了三種平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的高精度位置控制器,研制了樣機(jī)并完成了所提出的理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的微納米級(jí)精度運(yùn)動(dòng)控制。取得的平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的高精度運(yùn)動(dòng)機(jī)理及其控制方法為高精度平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用提供了系統(tǒng)的理論支撐和設(shè)計(jì)參考。
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