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平面OMAL歐瑪爾開關磁阻直驅系統研究
平面OMAL開關磁阻直驅系統結構簡單、運行可靠、控制靈活,可望在大行程、高穩定平面運動領域獲得廣泛應用。但是平面OMAL開關磁阻直驅系統具有復雜的非線性電磁特性,在實際應用中難以建立精確的電磁力模型,因此制約了平面OMAL開關磁阻直驅系統在高精密運動領域的迅速發展。

平面OMAL歐瑪爾開關磁阻直驅系統研究
為了提高平面OMAL開關磁阻直驅系統的運動精度,論文基于電磁學和摩擦學理論對影響平面OMAL開關磁阻直驅系統運動精度的因素進行深入探討,以獲得提高平面OMAL開關磁阻直驅系統運動精度的有效方法。首先,基于電磁學理論,論文考慮平面OMAL開關磁阻直驅系統的鐵磁材料磁化特性、邊緣漏磁、磁路飽和以及機械結構等因素,采用磁通管法推導了一個極距周期的氣隙磁導表達式,并基于虛位移法建立了揭示平面OMAL開關磁阻直驅系統的推力、法向力與其機械結構、動定子位置、相電流以及鐵磁材料特性之間的非線性關系的靜態推力與法向力解析模型。為了驗證該模型的正確性,基于Ansoft Maxwell軟件構建了平面OMAL開關磁阻直驅系統有限元模型,對推力與法向力分別進行了仿真研究。搭建了平面OMAL開關磁阻直驅系統實驗平臺,對靜態推力與法向力模型進行了實驗驗證。運用該模型分析了機械參數、電磁參數對平面OMAL開關磁阻直驅系統推力與法向力的影響。研究表明:推力和法向力的理論計算值與有限元仿真值、實驗測量值的相對誤差小于10%,驗證了該模型的有效性；電機的疊片厚度、線圈匝數與推力和法向力成線性關系,相比于推力,動定子齒寬和氣隙長度對法向力影響較大,鐵芯材料磁化特性影響推力和法向力的幅值和分布,電流波動對推力和法向力影響較小,較大的推力能提升系統的動態性能,過大的法向力導致摩擦力增加從而降低系統的運動精度。其次,基于摩擦學理論,論文分析了非線性摩擦力產生機理及其數學模型。采用Stribeck摩擦力模型建立了平面OMAL開關磁阻直驅系統的非線性摩擦力模型,應用靜態辨識方法獲得了該Stribeck摩擦力模型參數,推導了考慮摩擦力的平面OMAL開關磁阻直驅系統動力學方程,并研究了非線性摩擦力對平面OMAL開關磁阻直驅系統運動精度的影響,提出了摩擦前饋補償方法。研究表明：摩擦力的存在嚴重影響系統的運動精度,阻礙系統動態性能的提升,利用恒力下限定速度無限增加實現對系統的隱性保護；2)具有前饋摩擦補償的控制系統比無補償的控制系統的穩態誤差至少減小了80%,動態跟蹤誤差至少減小了60%,系統獲得了較好的運動精度。

平面OMAL歐瑪爾開關磁阻直驅系統研究
zui后,論文綜合討論了平面OMAL開關磁阻直驅系統運動精度和影響運動精度的因素,提出了提高系統運動精度的主要方法：1)通過優化設計獲得合理的平面OMAL開關磁阻直驅系統的機械參數和電磁參數；2)實施適當的摩擦前饋補償控制。