双动子直线电机原理

如何让直线电机的推力保持稳定，实现高精度的直线电机和高动态响应伺服控制，对直线电机的位置，速度和输出推力准确控制，以及控制系统由直线电机驱动，推力波动将直接作用于负载，直接影系统的控制性能。因此，直线电机能否保持稳定的推力对电机的控制性能有着影响。将为你分析直线电机的推力波动的主要因素。直线电机产生推力的主要原因有两个：1、机械传动系统中普遍存在摩擦，由于摩擦力的性质，严重的非线性是反映它的大小变化，使直线电机产生推力波动，严重影响直线电机的性能控制，纵向端效应的影响较大，而端部力的存在会引起直线电机的推力波动，机械振动和噪声在低速运行时也会引起机械系统的共振，从而严重恶化直线电机，直线电机直接驱动伺服系统的性能，是约束直线电机的应用主要原因之一。2、在永磁磁场的分布中，会产生较高的电磁干扰谐波分量，产生推力波动，从而影响伺服系统的控制效果，温度的变化和磁场的饱和会导致直线电机定子感应，如果直线电机的电磁参数的非线性变化，如果控制系统的鲁棒性不足，参数变化对伺服系统的影响，也会产生大推力波动。因此，为了保持直线电机推力的稳定，就有必要针对以上两个原因找到一种控制方法。和旋转伺服电机的编码器安装在轴上反馈位置一样，直线电机需要反馈直线位置的反馈装置--直线编码器。双动子直线电机原理

高速磁悬浮列车磁悬浮列车是直线电机实际应用的典型的例子，美、英、日、法、德、加拿大等国都在研制直线悬浮列车，其中日本进展快。直线电机驱动的电梯世界上台使用直线电机驱动的电梯是1990年4月安装于日本东京都丰岛区万世大楼，该电梯载重600kg,速度为105m/min,提升高度为22.9m。由于直线电机驱动的电梯没有曳引机组，因而建筑物顶的机房可省略。如果建筑物的高度增至1000米左右，就必须使用无钢丝绳电梯，这种电梯采用高温超导技术的直线电机驱动，线圈装在井道中，轿厢外装有高性能永磁材料，就如磁悬浮列车一样，采用无线电波或光控技术控制。直线电机驱动直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。

在许多领域里得到越来越广的应用[5]。通过拟合得到以下函数其中式(1)为线性拟合模型，式(2)为分段线性拟合模型，式(3)三次样条拟合模型。各点定位精度平均值与拟合结果比较见图3。可以看出分段线性模型及三次样条模型的拟合效果要明显好于线性模型。而分段线性模型在交接点处拟合效果比样条模型要差，故选用三次样条模型作为实际的误差补偿模型。定位精度平均值与多项式模型曲线正反向的**大偏差分别为μm及μm，表明样条模型能较好地反映实际定位精度情况。为了提高直线电机的定位精度，预先确定直线电机导程累积误差的分布曲线(这里我们采用公式3得到的分布曲线)，然后再根据分布曲线，以出现误差增减位置作为特征点，按不等间距进行分割，求得该点相对于零点的位置累积误差值。由PC机将此误差数据文件存于系统中，用于加工时查询补偿。系统工作时，计算机根据光栅尺的反馈信号获得直线电机的位移值，并作为查询指针。由指针查询相应的累积误差值，根据误差值对位移进行补偿修正。为了检验进给单元补偿后的定位精度，在相同条件下，直线电机进给补偿后的定位精度，见表1和图4。经补偿，采用样条模型补偿后直线电机进给单元正反向的**大定位精度误差分别为μm及μm。

直线电机由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机需要反馈直线位置的反馈装置--直线编码器，它可以直接测量负载的位置从而提高负载的位置精度。可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。直线电机的驱动控制技术一个直线电机应用系统不仅要有性能良好的直线电机，还必须具有能在安全可靠的条件下实现技术与经济要求的控制系统。随着自动控制技术与微计算机技术的发展，直线电机的控制方法越来越多。对直线电机控制技术的研究基本上可以分为三个方面：一是传统控制技术二是现代控制技术三是智能控制技术传统的控制技术如PID反馈控制、解耦控制等在交流伺服系统中得到了***的应用。其中PID控制蕴涵动态控制过程中的信息，具有较强的鲁棒性，是交流伺服电机驱动系统中**基本的控制方式。为了提高控制效果，往往采用解耦控制和矢量控制技术。在对象模型确定、不变化且是线性的以及操作条件、运行环境是确定不变的条件下，采用传统控制技术是简单有效的。但是在高精度微进给的高性能场合，就必须考虑对象结构与参数的变化。各种非线性的影响。为了准确选择直线电机的推力有效行程、比较大速度和比较大加速度。

直线电机驱动技术至今已越来越成熟，它以精度高、无磨损、噪音低、效率高、响应快、节省空间等突出优点使其在各领域应用广，直线电机在民用、工业等行业中都得到应用。在交通运输业中我国于2002年成功生产出由直线电机拖动的磁悬浮列车，该车采用全新的外形曲线，流线型头前围。车长15米，宽3米，空重20吨，内设44个座位，可载负100人，比较大载重量为16吨，设计时速150公里/小时，试验时速80公里/小时.我国已成为掌握磁悬浮技术的少数国家之一。在半导体行业中，直线电机以其高速、高精度、无污染的特点，应用于光刻机、IC粘接机、IC塑封机等多种加工设备，而且单台设备往往需要多台直线电机。在医疗行业中，直线电机也崭露头角，大到电动护理床、电动手术台，小到心脏起搏器都有直线电机的应用实例。在数控加工行业中，传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动形式所能达到的比较高进给速度为30m/min，加速度为可达3m/2s。直线电机驱动工作台，速度为传统传动方式的30倍，加速度是传统传动方式的10倍，比较大可达10g;刚度提高了7倍;直线电机直接驱动的工作台无反向工作死区;由于电机传动惯量小。直线电机选择规格主要是对于推力的选择，通常情况下有软件作为辅助工具。往复式直线电机

为了准确选择直线电机的推力，需要知道负载重量、有效行程、比较大速度和比较大加速度。双动子直线电机原理

对直线电机控制技术的研究基本上可以分为三个方面：一是传统控制技术，二是现代控制技术，三是智能控制技术。传统的控制技术如PID反馈控制、解耦控制等在交流伺服系统中得到了的应用。其中PID控制蕴涵动态控制过程中的信息，具有较强的鲁棒性，是交流伺服电机驱动系统中基本的控制方式。为了提高控制效果，往往采用解耦控制和矢量控制技术。在对象模型确定、不变化且是线性的以及操作条件、运行环境是确定不变的条件下，采用传统控制技术是简单有效的。但是在高精度微进给的高性能场合，就必须考虑对象结构与参数的变化。各种非线性的影响，运行环境的改变及环境干扰等时变和不确定因素，才能得到满意的控制效果。因此，现代控制技术在直线伺服电机控制的研究中引起了很大的重视。常用控制方法有：自适应控制、滑模变结构控制、鲁棒控制及智能控制。主要是将模糊逻辑、神经网络与PID、H∞控制等现有的成熟的控制方法相结合，取长补短，以获得更好的控制性能。双动子直线电机原理

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