直線電機驅動在動態加載中的應用研究

秦玉林 孫平安

摘 要：近年來，直線電機技術發展迅速，以其優良的動靜態性能促進了動力和載荷運動控制技術的進步。本文在深入分析其動態特性及其激振原理的基礎上，通過坐標變換方法以及矢量控制原理完成了對永磁同步直線電機數學模型的建立，進一步采用三閉環控制方式實現精確控制，力求為動態加載提供一定的理論指導。

關鍵詞：直線電機；動態加載；控制

從滿足實驗效果的角度來看，在選擇試驗機的驅動裝置時，只要是直線電機，就都可以實現預期目標[1]。其動態性靜態性能優異，可以產生以恒定推力為目標的靜態或者準靜態有載輸出，也能夠輸出高達100Hz以上的交變運動和載荷。另外，它還完全繼承了液壓缸、電動缸、氣缸作動器的功用。所以將其作為動靜態試驗機的動力源，依靠電磁力作為原動力，進一步傳遞到輸出元件上。相較于傳統的直線作動器，其可靠性更佳、效率更高、頻率更快，也更易于控制[2]。

1 直線電機的動態特性

3 基于PID的永磁同步直線電機數字式控制算法仿真

永磁同步直線電機因自身結構與特性的原因對擾動和負載的波動相當靈敏，故對系統的定位性能要求很高，同時還應具備實時性好和定位準確等特點。本文基于PID數字式控制理論，采用三閉環控制方式對所選作動器進行精確控制。調用電流控制模式來控制輸出推力，其中電流調節器置于ELMO驅動器中，位移調節器以及速度調節器置于PCA-8008運動控制卡中。經過試驗得到如圖2所示的控制卡位置環階躍響應圖，表明了控制卡位置環響應較快，無超調，仿真效果良好。

4 結論

直線電機動靜態性能優異，將其作為動靜態試驗機的動力源，依靠電磁力作為原動力，進一步傳遞到輸出元件上。相較于傳統的直線作動器，其可靠性更佳、效率更高、頻率更快，也更易于控制。本文在深入分析其動態特性及其激振原理的基礎上，通過坐標變換方法以及矢量控制原理完成了對永磁同步直線電機數學模型的建立，進一步采用三閉環控制方式實現精確控制。

參考文獻

[1]鄭歡斌.電磁諧振疲勞試驗系統動態特性及動態載荷補償方法研究[D].浙江工業大學，2015.

[2]陳大為.電磁諧振式疲勞試驗系統設計及其性能評估研究[D].浙江理工大學，2015.