吉林大学学报(工学版) ›› 2014, Vol. 44 ›› Issue (2): 560-566.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201402044
刘敬猛, 孟艳艳, 陈伟海, 吴星明
LIU Jing-meng, MENG Yan-yan, CHEN Wei-hai, WU Xing-ming
摘要：
为了提高三自由度永磁球形电机的运动性能、控制效率和减少控制成本，对具有三维位置检测功能的三自由度永磁球形电机的控制方法进行了研究。首先建立了三自由度永磁球形电机的磁场模型、动力学模型、力矩模型和反电动势模型，并分析其运动控制机理。在此基础上求解永磁球形电机的电压平衡方程和动力学方程，得到永磁球形电机的控制模型，并结合PID控制方法，提出了永磁球形电机的基于电压模型的PID闭环控制方法。仿真结果表明，提出的电压控制方法与传统的电流力矩控制法相比可以明显提高球形电机的运动性能。
中图分类号:
| [1] Wang J, Jewell G W, Howe D. Analysis, design and control of a novel spherical permanent-magnet actuator[J]. IEEE Proceedings of Electric Power Applications, 1998, 145 (1): 61-71.[2] Lim C K, Yan L, Chen I M, et al. Design & analysis of a new variable stator pole for a DC spherical actuator[C]//IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, 2005.[3] Lee K M, Son Hungsun, Joni J. Concept development and design of a spherical wheel motor(SWM)[C]//International Conference on Robotics and Automation, Barcelona, Spain, 2005.[4] Zhang Liang, Chen Wei-hai, Yan Liang, et al. Trajectory planning and current control optimization of three DOF spherical actuator[C]//2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2011 ), San Francisco, USA, 2011.[5] Wang Qun-jing, Xia Kun. Switching control algorithm for the permanent magnet spherical stepper motor[J].Transactions of China Electrotechnical Society, 2008, 23(2):11-18.[6] Qian Z, Wang Q, Ju L, et al. Torque modeling and control algorithm of a permannet magnetic spherical motor[C]//Proceeding of ICEMS, Tokyo, Japan, 2009.[7] Son H S, Lee K M. Open-loop controller design and dynamic characteristics of a spherical wheel motor[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2010, 57(10):3475-3482.[8] Xia C L, Guo C, Shi T N. A neural-network-identifier and fuzzy-controller-based algorithm for dynamic decoupling control of permanent-magnet spherical motor[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2010, 57(8):2868-2878.[9] Yan L, Chen I M, Lim C K, et al. Experimental investigation on the magnetic field of a permanent magnet spherical actuator[C]//IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, Monterey, California, USA, 2005.[10] 李景天, 宋一得, 郑勤红, 等. 用等效磁荷法计算永磁体磁场[J]. 云南师范大学学报, 1999, 38 (2):33-36. Li Jing-tian, Song Yi-de, Zheng Qin-hong, et al.Using equivalent magnetic charge method to calculate the magnetic field of permanent magnet[J]. Journal of Yunnan Normal University, 1999, 38 (2):33-36.[11] 田录林, 贾嵘, 杨国清, 等. 永磁铁磁贴合体的磁场及磁力[J]. 电工技术学报, 2008, 23(6):7-13. Tian Lu-lin, Jia Rong, Yang Guo-qing, et al. Permanent magnet ferromagnetic stick aggregates of magnetic field and magnetic[J] Journal of Electrotechnics, 2008, 23(6):7-13.[12] Xia C, Li H, Shi T. 3-D magnetic field and torque analysis of a novel Halbach array permanent-magnet spherical motor[J].IEEE Trans Magn, 2008, 44(8):2016-2020.[13] Zhang L, Yan L, Chen W H, et al. Cureent optimaization of 3-DOF permanent magnet spherical motor[C]//Proceedings of the 2011 ICIEA, Beijing, China, 2011.[14] 夏长亮, 李洪凤, 宋鹏. 基于Halbach阵列的永磁球形电动机磁场研究[J]. 电工技术学报, 2007, 22(7): 126-130. Xia Chang-liang, Li Hong-feng, Song Peng. Based on Halbach array permanent magnet spherical motor magnetic field research[J]. Journal of Electrotechnics, 2007, 22 (7): 126-130.[15] Guo Fang-hong, Wu Xing-ming, Chen Wei-hai, et al. Trajectory tracking control of a spherical actuator with bounded torque input[C]//ROBIO2011, Phucket, Thailand, 2011. |
| [1] | 孙淑琴, 刘骏妍, 蒋川东, 孟庆云, 林君, 彭良玉. 最小二乘权值平滑滤波技术在核磁共振信号处理中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(3): 985-995. |
| [2] | 包广清, 毛振鹏. 基于超导储能系统的不对称电压跌落补偿方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(4): 1234-1241. |
| [3] | 周逢道，董威，包志强，薛开昶，胡越，孙彩堂. 基于开关电源的三相电磁干扰滤波器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(1): 216-221. |
| [4] | 龚敏明, 时玮, 张言茹, 姜君, 张维戈, 姜久春. 纯电动公交车锂离子动力电池的使用条件控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(4): 1081-1087. |
| [5] | 王帅夫,刘景林. 基于大脑情感学习模型的步进电机控制系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(3): 765-770. |
| [6] | 王德成, 林辉. 电机四象限运行的直接转矩控制动态加载[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(01): 276-280. |
| [7] | 薛开昶, 董威, 林君, 周逢道. 逆m序列随机相位PWM逆变器的EMI峰值抑制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(06): 1589-1595. |
| [8] | 赵飞翔, 张建伟, 郭孔辉, 张立浩, 郑重. 基于重构电压的感应电机等效参数离线辨识[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(06): 1596-1600. |
| [9] | 孙跃, 李玉鹏, 唐春森, 王智慧. 适用于家电的感应电能传输系统频率稳定性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(06): 1601-1606. |
| [10] | 翟渊, 孙跃, 苏玉刚, 王智慧, 唐春森. 推挽型软开关感应耦合电能传输变换器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(04): 1029-1034. |
| [11] | 孙跃, 田勇, 苏玉刚, 王智慧, 唐春森. 电动车无线能量互充系统及其恒流控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(02): 491-496. |
| [12] | 陈松利, 田德, 孙云峰, 辛海升, 韩巧丽. 离网型户用风光互补发电系统的匹配[J]. , 2012, 42(04): 882-886. |
| [13] | 张彩萍, 姜久春. 用基于遗传优化的扩展卡尔曼滤波算法辨识电池模型参数 [J]. , 2012, (03): 732-737. |
| [14] | 温旭辉, 刘钧, 赵峰, 孔亮, 王又珑. 用于电动车辆的高性能永磁电机驱动系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(增刊2): 321-326. |
| [15] | 曲波, 郑阳, 刘大欣. 风电惯性台架模拟惯量的计算[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(增刊1): 155-159. |
|
||