基于力补偿多直线开关磁阻电机升降平台协同控制研究

发布时间：2020-03-18 03:48

【摘要】：随着强国战略《中国制造2025》的推出,以机械设备代替人力的制造业不可避免的进入一个新的发展阶段,升降平台作为垂直运动机械装置,将在现代化工业、制造业等领域中扮演着重要的角色。高精度、高稳定性、高可靠性的升降平台已成为当前主流的发展趋势。传统升降平台在实际应用中面临着控制精度差、速度慢、能耗高、安全隐患等问题,很难继续满足现代化工业生产的需要。以非对称双边直线开关磁阻电机(Asymmetric Bilateral Linear Switched Reluctance Motor,ABLSRM)作为驱动环节的升降平台具有可靠性强、精度高、响应速度快等优点且顺应时代发展趋势。随着升降规模扩大以及对电机机械结构、抗负载能力的要求不断提升,单台电机驱动能力已经无法满足实际需要,逐渐由单台电机转向多台电机。本文采用多台ABLSRM协同控制升降平台,通过协同拓扑使多ABLSRM协同运动,以实现升降平台的升降运动。采用多电机不仅弥补了单电机驱动能力不足的问题,而且提高了整个系统的控制性能。协同拓扑是影响多ABLSRM升降平台同步性能的关键因素,针对通信拓扑没考虑每台电机与升降平台整体的运动状态,提出一种基于位置耦合补偿的控制算法。针对负载重力造成升降平台整体的性能恶化,提出力补偿控制算法以提高升降平台的同步控制精度。本文首先介绍ABLSRM的基本结构、数学模型、工作原理以及由三台ABLSRM构成的升降平台。利用半实物仿真控制器RT-LAB搭建单电机位置控制系统,并通过实验测试单电机的控制性能。然后,对多电机系统进行模型设计并进行稳定性分析,并提出两种通信拓扑。接着,针对通信拓扑没考虑每台电机与升降平台整体的运动状态,提出一种基于多ABLSRM位置耦合补偿算法并开展实验。实验结果表明,引入位置耦合补偿算法后,升降平台整体的同步误差由原来的±0.4mm降低至±0.23mm,即提高了升降平台的同步精度。其后,由于负载重力会引起升降平台同步性能恶化,提出一种基于力补偿算法并展开实验。实验结果表明,引入力补偿算法后,负载状态下,升降平台整体的误差由±0.8mm下降至±0.6mm,有效的改善负载重力对升降平台造成的影响。最后,总结所做的研究工作,并对未来的研究方向进行阐述。
【图文】：

模型图,升降平台,模型

图 1-1 多 ABLSRM 协同升降平台模型LSRM 升降平台是通过电机动子驱动平台装置实升降平台的驱动装置由三台 ABLSRM 构成，电性对平台装置进行直接升顶。多 ABLSRM 升降及负载的升降，即通过控制电机动子的位置从而拓扑实现平台驱动机构任意位置的同步，以保证上，提出位置耦合补偿算法，对每台电机的位置能；其次在电机动子末端放置力传感器，采集升补偿控制器对各电机进行补偿，以实现平稳、技术领域包括控制理论、电机电磁学、动力学等同控制系统的设计、优化与实现以及位置耦合补概况

基于力补偿多直线开关磁阻电机升降平台协同控制研究第 2 章 ABLSRM 介绍算机技术、自动控制技术和半导体技术逐步走向成熟，ABLSRM 以具有结构无空程差、控制精度高、随动性能好、能量传递效率高等特点广泛的应用于工业生产等领域[37]。本章将从 ABLSRM 的机械结构、工作原理、数学模型叙述。RM 的基本结构中的 ABLSRM 由实验室自主研发。其研制过程包括三个步骤，，首先，通过算电机的相关参数，确定其可行性；然后，对电机的电磁进行优化设计；最进行制造、加工、装配。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH211.6;TP273

【参考文献】