仿生眼用两自由度混合式步进电机的研究

发布时间：2022-11-06 13:24

　　2015年,我国发布了《中国制造2025》战略规划,将机器人产业的发展提升到战略层面。机器人技术集众多高科技于一身,其应用不仅从制造领域走向非制造领域,而且正以惊人的速度不断向军事、航天、医疗、服务、交通、娱乐等非工业领域扩展。随着机器人应用领域的不断扩展,对机器人智能程度的要求也在不断提高,因此给机器人配备智能仿生眼,使其像人类一样感知和获取环境信息、快速准确地识别和跟踪目标显得尤为重要。电机是机器人仿生眼的驱动部件,机器人智能化的发展对仿生眼用电机提出了更高的要求,如体积小、重量轻、结构紧凑、定位精度高、运行范围大、输出力矩大、机械结构简单等。显然,无需位置传感器就能够实现高精度位置控制的两自由度混合式步进电机是仿生眼驱动的理想选择。但是,不但目前的两自由度混合式步进电机结构复杂,体积大,难以满足仿生眼驱动要求,而且混合式步进电机目前的理论分析方法、混合式步进电机标准的转子磁体结构,也难以满足仿生眼驱动用两自由度混合步进电机结构的创新和分析及优化需求。因此本文基于仿生眼驱动用两自有度混合式步进电机,对混合式步进电机的研究方法及磁体结构进行创新、对两自由度混合式步进电机原理及结构进行... 

【文章页数】：159 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景和研究意义
    1.2 仿生眼及其驱动的研究现状
    1.3 混合式步进电机的研究现状
        1.3.1 混合式步进电机分析方法的研究现状
        1.3.2 混合式步进电机拓扑结构的研究现状
    1.4 两自由度混合式步进电机的研究现状
        1.4.1 多自由度电机的研究现状
        1.4.2 两自由度混合式步进电机的研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 混合式步进电机的齿层计算转矩法及二维等效有限元分析方法研究
    2.1 混合式步进电机及其基于齿层比磁导法的场路结合分析
        2.1.1 步进电机及混合式步进电机
        2.1.2 混合式步进电机的齿层比磁导法
    2.2 混合式步进电机的齿层计算转矩法的提出及研究
        2.2.1 齿层计算转矩法的提出及理论分析证明
        2.2.2 齿层计算转矩法在步进电机性能分析中的应用
        2.2.3 齿层计算转矩法的有限元仿真验证分析
    2.3 混合式步进电机的二维等效有限元分析方法研究
        2.3.1 二维等效有限元分析模型的建立
        2.3.2 二维等效有限元分析模型的参数确定
        2.3.3 三维有限元仿真验证分析
    2.4 本章小结
第三章 定子磁体混合式步进电机的结构原理及性能分析
    3.1 引言
    3.2 定子磁体混合式步进电机的结构及工作原理
        3.2.1 定子磁体混合式步进电机的结构
        3.2.2 定子磁体混合式步进电机的工作原理
    3.3 定子磁体混合式步进电机的有限元分析与样机实验
    3.4 不同结构定子磁体混合式步进电机的性能比较分析
        3.4.1 比较模型建立
        3.4.2 空载特性比较
        3.4.3 负载特性比较
        3.4.4 有限元仿真验证分析
    3.5 定子磁体和转子磁体混合式步进电机的性能比较分析
        3.5.1 近似最佳永磁气隙磁密及铁心迭长
        3.5.2 永磁转矩及定位转矩比较
        3.5.3 定转子铁心磁通密度比较
        3.5.4 输出转矩及功率密度比较
        3.5.5 永磁体漏磁及利用率比较
        3.5.6 有限元仿真验证分析
    3.6 本章小结
第四章 新型两自由度混合式步进电机的结构、原理及电磁耦合分析研究
    4.1 引言
    4.2 新型两自由度混合式步进电机的结构原理
        4.2.1 球形正交结构两自由度混合式步进电机
        4.2.2 球形非正交结构两自由度混合式步进电机
        4.2.3 非球形结构两自由度混合式步进电机
    4.3 不同结构两自由度混合式步进电机对比研究
        4.3.1 运行范围比较
        4.3.2 定位精度比较
        4.3.3 转矩密度比较
        4.3.4 不平衡力比较
    4.4 两个自由度电机之间的电磁耦合分析
        4.4.1 电磁耦合产生原因及抑制削弱措施
        4.4.2 有限元仿真验证分析
    4.5 本章小结
第五章 新型两自由度混合式步进电机的性能分析及样机实验
    5.1 引言
    5.2 新型两自由度混合式步进电机的性能分析
        5.2.1 二维等效有限元分析模型建立
        5.2.2 二维等效有限元分析模型验证
        5.2.3 空载特性分析
        5.2.4 负载特性分析
        5.2.5 定位精度分析
        5.2.6 不平衡力分析
    5.3 样机实验
        5.3.1 球形正交结构两自由度混合式步进电机样机实验
        5.3.2 球形非正交结构两自由度混合式步进电机样机实验
        5.3.3 非球形结构两自由度混合式步进电机样机实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 前景展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间学术成果
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]步进电机新型场路结合分析方法——齿层计算转矩法[J]. 鲁炳林,徐衍亮.  电机与控制学报. 2018(05)
[2]定子永磁型磁通切换电机齿槽转矩及其抑制技术[J]. 朱晓锋,花为.  中国电机工程学报. 2017(21)
[3]定子永磁和转子永磁混合式步进电机性能比较研究[J]. 鲁炳林,徐衍亮,辛峰.  中国电机工程学报. 2017(21)
[4]五相容错式磁通切换永磁电机的气隙磁场调制运行机理分析[J]. 吉敬华,潘小云,赵文祥,陶涛.  中国电机工程学报. 2017(21)
[5]基于同步旋转滤波器的磁通记忆式双凸极永磁电机无位置传感器控制[J]. 鲁庆,全力,左月飞,朱孝勇,张超.  中国电机工程学报. 2017(22)
[6]基于电压矢量优化的磁通反向永磁电机模型预测转矩控制[J]. 殷芳博,花为,黄文涛,周志强.  中国电机工程学报. 2017(22)
[7]低速大转矩永磁电机的转子散热问题[J]. 陈丽香,解志霖,王雪斌.  电工技术学报. 2017(07)
[8]定子永磁型步进电动机结构原理及分析计算[J]. 鲁炳林,徐衍亮.  电工技术学报. 2016(19)
[9]基于模型变换的混合式步进电机静态特性仿真分析方法[J]. 李鹏,鲁华,郑文鹏,沈建新.  中国电机工程学报. 2016(17)
[10]磁通记忆式双凸极非稀土永磁电机单相断路下容错控制策略研究[J]. 朱孝勇,朱峰,张超,杜怿,全力.  中国电机工程学报. 2016(17)



本文编号：3703576