直线振荡电机控制系统研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TM921.5密级：公开UDC：621.3学号：152181直线振荡电机控制系统研究研究生姓名：张涛导师姓名：余海涛申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称电气工程论文答辩日期2018年5月31日二级学科名称学位授予日期2018年月日答辩委员会主席常思勤评阅人冯建生房淑华2018年6月硕士学位论文直线振荡电机控制系统研究专业名称：电气工程研究生姓名：张涛导师姓名：余海涛RESEARCHONCONTROLSYSTEMOFLINEAROSCILLATORYACTUATORATh

2、esisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHANGTaoSupervisedbyProf.YUHaitaoSchoolofElectricalEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的

3、研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以

4、公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要直线振荡电机是一种以往复振荡方式运动的直线电机，广泛应用于直线压缩机、电磁泵等场合。其相比于传统旋转电机，不需要机械转换机构直接驱动动子做往复直线运动，大大提高了系统的运行效率。论文以压缩机节能环保为出发点，对直线振荡电机的控制系统进行深入研究。首先采用等效磁路法建立直线振荡电机的等效磁路模型，通过电路分析和对作用力的线性化处理，建立直线振荡电机

5、电压模型和动力学模型。接着采用频域分析法对不同频率不同负载下电机的效率和功率因数进行分析，基于振荡系统理论对机电系统的幅频特性和相频特性进行分析。分析得出当阻尼较小，电机驱动频率等于机械谐振频率时，系统的效率达到最大，功率因数较高。此时电机系统的外特性表现为动子位移与绕组电流正交，为谐振频率跟踪控制算法提供理论依据。通过实验测试了电机的工作特性。基于相角检测方法实现振荡电机的谐振频率跟踪控制，比较分析了过零检测、DFT变换和波形拟合三种相角检测方法，得出了波形拟合的相角检测方法具有计算量小、稳态误差低的优点。基于

6、现有谐振频率跟踪控制算法和坐标变换理论，提出一种基于坐标变换的谐振频率跟踪控制方法。该控制方法以动子位移定向，通过二阶广义积分控制生成正交信号并锁相，经过Park坐标变换，控制驱动电流与动子位移正交，实现直线振荡电机的谐振频率跟踪控制。仿真和实验结果表明，提出的基于坐标变换的谐振频率跟踪控制算法具有稳态精度高、抗干扰能力强的优点。最后研究了直线振荡电机电气参数辨识和无位置传感控制。首先基于带遗忘因子的RLS方法对直线振荡电机的电阻R、电感L和推力系数三个电气参数进行估算。接着分别采用基于反电动势估算和滑模观测器

7、的方法对直线振荡电机的动子位移进行估算，在对速度求积分的过程中采用带通滤波器（BPF）代替传统积分控制器，克服传统积分器存在的积分偏移和积分饱和问题。仿真和实验结果表明基于反电动势估算的无位置传感控制对电机本身参数依赖性大，采用滑模观测器的无位置传感控制精度较高。关键词：直线振荡电机，相角检测，谐振频率跟踪，参数辨识，无位置传感IAbstractAbstractThelinearoscillatoryactuator(LOA)isalinearmotorthatmovesinasimpleharmonicmann

8、erandiswidelyusedinapplicationssuchaslinearcompressorsandelectromagneticpumps.Comparedwiththetraditionalrotarymotor,itdirectlydrivesthemovertoperformareciprocatinglinearmotion,whichcancel