直线电机作动器及其在微小交变载荷中的应用研究
发布时间：2021-08-16 21:16
材料疲劳极限、疲劳寿命等性能指标的测试对于产品可靠性、工程质量与人身安全至关重要。随着工业朝着现代化、集成化的方向发展,几乎所有零部件都在承受着高周的交变载荷工作,因此对材料进行准确的交变载荷动态加载实验是提升产品可靠性、保证安全的最有效的方法。市面中针对于进行大载荷加载的疲劳试验机的应用已经比较成熟,但是对于微小交变载荷加载试验的疲劳试验机却相当匮乏,这也就是本课题要解决的主要问题。常规疲劳试验机驱动装置主要包括以下两种形式:电磁式、电液式。电磁式疲劳试验机利用了电磁谐振原理,输出推力较大,不适合微小载荷的加载试验;电液式疲劳试验机依靠液压缸的往复直线运动对试件施加载荷,易实现大载荷、低频率的加载试验,随着频率的提升,液压缸的维护成本就越高。针对以上情况,本课题利用直线电机动态响应好、效率高、控制精确等优点,提出了以直线电机作为作动器动力源的的方案。首先,本文对直线电机作动器概念进行解释,直线作动器的原理、组成以及结构设计分析,提出以两台并联直线电机作为直线作动器的动力源的新方法,配合支撑与导向机构、检测装置与辅助件等构成了作动器的整体。引用矢量控制,利用PID技术对iq进行闭环控制...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直线电机在各领域的应用
吉林大学硕士学位论文4应用也在广泛的推进中，台湾HIWIN公司研制出了图1.2所示的新型三坐标测量仪，它的三个轴都是以永磁同步直线电机作为驱动力的；杭州机床集团公司在在CIMT2007机床展上展出了国内第一台以直线电机为驱动的平面磨床，型号为MUGK7120X5。图1.2台湾HIWIN公司直线电机驱动三坐标测量仪直线电机除了在机床方面的广泛应用外，华中科大和上海微电子装备公司由气浮轴承支撑的精密直线电机组成的超精密光刻机气浮试验平台；由建设部科技公司负责的项目，开发了超精密光刻机浮选测试平台，由空气轴承支撑的精密直线电机。1.3永磁同步直线电机的控制技术对永磁同步直线电机控制技术的应用主要有以下两个方面：（1）传统控制技术：传统控制中被应用最广泛地是PID控制，也是最成熟的控制方式。根据被控对象，对比例控制器、比例积分控制器、比例微分控制器相关参数的调整[30-36]，可以实现稳定的系统控制，响应快，具有较强的鲁棒性，使得系统的动态特性与稳态性得到了十分显著的改善，是伺服电机系统中最基
第一章绪论5础的控制技术。PID控制技术在外界环境不复杂、稳定、线性系统中的控制效果最好。（2）智能控制技术[37-41]：将成熟的PID、矢量控制等传统控制技术与神经网络、模糊逻辑、遗传算法等理论结合，产生出了多种新型的控制技术，例如模糊控制、鲁棒控制、神经网络控制、自适应控制、混沌控制等。智能控制技术一般适用于系统是不确定性的、非线性的且被要求执行复杂的任务要求。随着工业水平的极速发展，智能控制技术无论在研发、应用取得巨大的成就，也正在向实用化、工程化的阶段迈进。在这个阶段PID与优化的PID控制仍在工业中占有着极大的比重，如图1.3所示。图1.3当今控制方式的占比1.4研究内容及创新点为了对非金属材料进行微小交变载荷的施加，设计了一台电子式高频疲劳装置，施加载荷要求：频率200Hz、最小施加载荷0.1N。针对载荷要求市场中几乎没有能满足要求的设备，普通电磁式疲劳试验机利用了电磁谐振原理，输出推力较大，不适合微小载荷的加载试验；电液式疲劳试验机依靠液压缸的往复直线运动对试件施加载荷，易实现大载荷、低频率的加载试验，随着频率的提升，液压缸的维护成本就越高。为解决对非金属材料进行微小交变载荷的施
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于智能控制工程在机械电子工程中的应用分析[J]. 陈元生. 中国多媒体与网络教学学报(上旬刊). 2020(04)
[2]机械式动态加载控制技术及应用[J]. 韩亮亮. 内燃机与配件. 2020(01)
[3]基于超模型的有载分接开关零部件的动力学模型确认[J]. 刘志远,邹洪森,缪辉,陈大鹏,臧朝平. 机械制造与自动化. 2019(05)
[4]基于智能控制的机械电子工程应用[J]. 朱其纯. 集成电路应用. 2019(09)
[5]直线电机的特点和应用[J]. 武杨滨,罗丹. 农家参谋. 2019(09)
[6]PID控制方法研究[J]. 唐玉红. 电子世界. 2019(07)
[7]模糊自适应PID控制器在材料低周疲劳试验机中的应用[J]. 张占立,郑肖莉,王恒迪,马明阳,周鹏举. 轴承. 2019(02)
[8]PID控制方法的研究现状及应用展望[J]. 樊大勇. 数字通信世界. 2019(01)
[9]永磁同步直线电机霍尔位置检测传感器的优化[J]. 李炳燃,张辉,叶佩青. 中国机械工程. 2017(24)
[10]疲劳试验机的发展研究[J]. 孙东,接勐,胡大鹏. 科技经济市场. 2017(09)
博士论文
[1]铁路货车车体载荷谱测试及疲劳强度评价研究[D]. 赵方伟.北京交通大学 2015
[2]高精度永磁直线伺服电机法向力波动分析与抑制方法研究[D]. 沈丽.沈阳工业大学 2014
[3]现代直线电机关键控制技术及其应用研究[D]. 王利.浙江大学 2012
[4]永磁直线电机的驱动特性理论及推力波动优化设计研究[D]. 潘开林.浙江大学 2003
硕士论文
[1]直线电机驱动在动态加载中的应用研究[D]. 王健.吉林大学 2018
[2]直线永磁同步电机力特性测试技术研究[D]. 张义.哈尔滨工业大学 2014
[3]Q235B钢薄板电阻点焊工艺及接头性能与组织的研究[D]. 谢芋江.西华大学 2011
[4]玻璃纤维增强树脂基复合材料力学疲劳性能研究[D]. 梅端.武汉理工大学 2010
[5]液压集成块智能优化设计系统——模型数据库与系统集成[D]. 张永利.大连理工大学 2004
本文编号：3346409
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直线电机在各领域的应用
吉林大学硕士学位论文4应用也在广泛的推进中，台湾HIWIN公司研制出了图1.2所示的新型三坐标测量仪，它的三个轴都是以永磁同步直线电机作为驱动力的；杭州机床集团公司在在CIMT2007机床展上展出了国内第一台以直线电机为驱动的平面磨床，型号为MUGK7120X5。图1.2台湾HIWIN公司直线电机驱动三坐标测量仪直线电机除了在机床方面的广泛应用外，华中科大和上海微电子装备公司由气浮轴承支撑的精密直线电机组成的超精密光刻机气浮试验平台；由建设部科技公司负责的项目，开发了超精密光刻机浮选测试平台，由空气轴承支撑的精密直线电机。1.3永磁同步直线电机的控制技术对永磁同步直线电机控制技术的应用主要有以下两个方面：（1）传统控制技术：传统控制中被应用最广泛地是PID控制，也是最成熟的控制方式。根据被控对象，对比例控制器、比例积分控制器、比例微分控制器相关参数的调整[30-36]，可以实现稳定的系统控制，响应快，具有较强的鲁棒性，使得系统的动态特性与稳态性得到了十分显著的改善，是伺服电机系统中最基
第一章绪论5础的控制技术。PID控制技术在外界环境不复杂、稳定、线性系统中的控制效果最好。（2）智能控制技术[37-41]：将成熟的PID、矢量控制等传统控制技术与神经网络、模糊逻辑、遗传算法等理论结合，产生出了多种新型的控制技术，例如模糊控制、鲁棒控制、神经网络控制、自适应控制、混沌控制等。智能控制技术一般适用于系统是不确定性的、非线性的且被要求执行复杂的任务要求。随着工业水平的极速发展，智能控制技术无论在研发、应用取得巨大的成就，也正在向实用化、工程化的阶段迈进。在这个阶段PID与优化的PID控制仍在工业中占有着极大的比重，如图1.3所示。图1.3当今控制方式的占比1.4研究内容及创新点为了对非金属材料进行微小交变载荷的施加，设计了一台电子式高频疲劳装置，施加载荷要求：频率200Hz、最小施加载荷0.1N。针对载荷要求市场中几乎没有能满足要求的设备，普通电磁式疲劳试验机利用了电磁谐振原理，输出推力较大，不适合微小载荷的加载试验；电液式疲劳试验机依靠液压缸的往复直线运动对试件施加载荷，易实现大载荷、低频率的加载试验，随着频率的提升，液压缸的维护成本就越高。为解决对非金属材料进行微小交变载荷的施
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于智能控制工程在机械电子工程中的应用分析[J]. 陈元生. 中国多媒体与网络教学学报(上旬刊). 2020(04)
[2]机械式动态加载控制技术及应用[J]. 韩亮亮. 内燃机与配件. 2020(01)
[3]基于超模型的有载分接开关零部件的动力学模型确认[J]. 刘志远,邹洪森,缪辉,陈大鹏,臧朝平. 机械制造与自动化. 2019(05)
[4]基于智能控制的机械电子工程应用[J]. 朱其纯. 集成电路应用. 2019(09)
[5]直线电机的特点和应用[J]. 武杨滨,罗丹. 农家参谋. 2019(09)
[6]PID控制方法研究[J]. 唐玉红. 电子世界. 2019(07)
[7]模糊自适应PID控制器在材料低周疲劳试验机中的应用[J]. 张占立,郑肖莉,王恒迪,马明阳,周鹏举. 轴承. 2019(02)
[8]PID控制方法的研究现状及应用展望[J]. 樊大勇. 数字通信世界. 2019(01)
[9]永磁同步直线电机霍尔位置检测传感器的优化[J]. 李炳燃,张辉,叶佩青. 中国机械工程. 2017(24)
[10]疲劳试验机的发展研究[J]. 孙东,接勐,胡大鹏. 科技经济市场. 2017(09)
博士论文
[1]铁路货车车体载荷谱测试及疲劳强度评价研究[D]. 赵方伟.北京交通大学 2015
[2]高精度永磁直线伺服电机法向力波动分析与抑制方法研究[D]. 沈丽.沈阳工业大学 2014
[3]现代直线电机关键控制技术及其应用研究[D]. 王利.浙江大学 2012
[4]永磁直线电机的驱动特性理论及推力波动优化设计研究[D]. 潘开林.浙江大学 2003
硕士论文
[1]直线电机驱动在动态加载中的应用研究[D]. 王健.吉林大学 2018
[2]直线永磁同步电机力特性测试技术研究[D]. 张义.哈尔滨工业大学 2014
[3]Q235B钢薄板电阻点焊工艺及接头性能与组织的研究[D]. 谢芋江.西华大学 2011
[4]玻璃纤维增强树脂基复合材料力学疲劳性能研究[D]. 梅端.武汉理工大学 2010
[5]液压集成块智能优化设计系统——模型数据库与系统集成[D]. 张永利.大连理工大学 2004
本文编号：3346409
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