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基于电磁行波驱动的物料自动化运载系统设计与开发

发布时间:2018-11-02 09:29
【摘要】:随着经济和科技的快速发展以及自动化程度的不断提高,物料运载系统在各种工业场合得到了广泛地应用。传统物料运载系统由旋转电机通过传动机构进行驱动,机械磨损严重而且噪音较大,导致系统使用效率不高,无法保证长期运行的可靠性。如何满足市场对物料运载系统高效、可靠的需求是业界亟待解决的难题。本文在此背景下提出了将非接触式的电磁行波驱动技术应用于物料运载系统的构想,并设计和研制了系统模型,主要研究工作如下: 首先,根据课题的要求和具体情况,拟定了系统的总体设计方案。介绍了系统机械结构组成、功能和轨道车接力式驱动原理及定位原理,并在阐述了控制系统电气构成的基础上提出了总体监控和底层控制方案。 其次,采用有限元法对电磁行波驱动器进行了分析与优化。介绍了有限元分析的原理与步骤,在ANSOFT环境中建立了电磁行波驱动器的二维模型,并对其静态磁场分布和动态特性进行了仿真分析。针对推力波动较大的现象,提出了采用补偿法降低磁阻力的方法。仿真与试验结果验证了补偿法的有效性,从而优化了电磁行波驱动器的驱动性能。 再次,对底层控制器的软硬件进行设计与开发。设计了以智能功率模块(Intelligent PowerModule,,IPM)为核心的功率驱动电路、以数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)为核心的控制电路和电流检测、故障处理等辅助电路。利用正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse WidthModulation,SPWM)基本原理,完成了三相电流生成程序、中断保护程序及定时中断程序等。 最后,设计与制作了运载系统模型,开发了基于可编程逻辑控制器(Programmable LogicController,PLC)和触摸屏的总体监控系统,并对系统进行综合调试,验证了电磁行波驱动技术应用于物料运载系统的可行性和有效性。
[Abstract]:With the rapid development of economy, science and technology and the continuous improvement of automation, material delivery system has been widely used in various industrial occasions. The traditional material delivery system is driven by the rotating motor through the transmission mechanism. The mechanical wear is serious and the noise is high, which leads to the low efficiency of the system and can not guarantee the reliability of the long-term operation. How to meet the high efficiency and reliable demand of material delivery system is a difficult problem to be solved. Under this background, this paper puts forward the idea of applying non-contact electromagnetic traveling wave driving technology to the material transportation system, and designs and develops the system model. The main research work is as follows: first of all, According to the requirements and specific conditions of the project, the overall design of the system is proposed. This paper introduces the structure, function, relay driving principle and positioning principle of the system, and puts forward the overall monitoring and bottom control scheme on the basis of expounding the electric structure of the control system. Secondly, the finite element method is used to analyze and optimize the electromagnetic traveling wave driver. This paper introduces the principle and steps of finite element analysis, establishes the two-dimensional model of electromagnetic traveling wave driver in ANSOFT environment, and simulates its static magnetic field distribution and dynamic characteristics. Aiming at the phenomenon of large thrust fluctuation, a method of reducing magnetic resistance by compensation method is put forward. The simulation and experimental results verify the effectiveness of the compensation method and optimize the driving performance of the electromagnetic traveling wave driver. Thirdly, the hardware and software of the underlying controller are designed and developed. A power drive circuit with intelligent power module (Intelligent PowerModule,IPM) as the core, a control circuit with the digital signal processor (Digital Signal Processor,DSP) as the core, and auxiliary circuits such as current detection and fault processing are designed. Based on the principle of sinusoidal pulse width modulation (Sinusoidal Pulse WidthModulation,SPWM), the three-phase current generation program, interrupt protection program and timing interrupt program are completed. Finally, the model of carrier system is designed and made, and the overall monitoring system based on programmable logic controller (Programmable LogicController,PLC) and touch screen is developed, and the system is debugged synthetically. The feasibility and effectiveness of electromagnetic traveling wave driving technology applied to material delivery system are verified.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP273;TH22

【参考文献】

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本文编号:2305635

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