带HALL直线电动机的低速驱动调整与优化技术.pdf

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1、DesignandResea『ch设计与研究带HALL直线电动机的低速驱动调整与优化技术陈东生吉方蓝河(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900)摘要：介绍了气浮支撑下直线电动机低速驱动系统的设计，重点对系统设计与调试过程中遇到的HALL报警问题进行了故障诊断分析，并提出了多种低速驱动性能的优化技术，包括提高编码器分辨率、提高驱动PWM开关频率、减小外接干扰、采用先进伺服算法等。关键词：直线电动机低速驱动驱动优化调试中图分类号：TM359．4文献标识码：BTheadjustmentandopt

2、imizationoflow-speeddriveoflinearmotorwithhallcellsCHENDongsheng，jIFang，LANHe(InstituteofMechanicalManufacturingTechnology，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900，CHN)Abstract：Thispaperintroducesthedesignoflow—speeddrivesystemoflinearmotorutilizingae

3、rostaticbearing，mainlyanalysesthealarmproblemoccurringduringdesigninganddebuggingofthesystem，proposestechniquesofoptimizinglow-speeddrivingperformanceincludingimprovingtheeneoderSresolution，gettinghigherPWM-switchingfrequency，attenuatingtheeffectsofelectroma

4、gneticdisturbance，adop—tingadvancedseYvoalgorithms，ete．Keywords：LinearMotor；Low-speedDriving；DrivingOptimization；Debugging与旋转电动机相比，直线电动机驱动消除了中间测，整个系统设计为基于观察器的三层控制模式：即采传动机构，结构简单、摩擦小、无齿隙误差、响应快、精用具有位置反馈、速度反馈和电流反馈的三闭环结构度高，但直线电动机中间环节的消除使得外部干扰无形式，如图1所示。衰减地直接作用于直线电

5、动机，同时采用静压支撑，其系统阻尼系数很小，这使得定位机构对振动干扰更加HALLIGB直线敏感。此外，直线电动机存在固有的推力波动，是影响功率电动机单元l位置控制增益l速度控制增益l电流控制增益伺服控制精度的主要原因，这种推力波动将引起速度ffl实际电流反馈光栅尺波动、机械振动和噪声，甚至导致系统失稳。因此，需l壅堕塑堕堡垦堡实际位置值反馈要从系统设计、硬件性能、伺服精密调整方面来提高和图1直线电动机驱动控制框图优化直线电动机的驱动特性与控制系统的鲁棒性，减／J,#b来扰动对伺服系统的影响，提高伺服系统刚度；提

6、系统采用无铁芯直线电动机，光栅尺采用HEI．高静压支撑下直线电动机驱动的直线平台的高动态特DENHAIN公司的敞开式高精度光栅尺，其分辨率为性、高精度定位、高稳态特性。本文就在气浮支撑的直0．005I,zm，将光栅尺位置信号直接反馈到驱动器，在线电动机驱动的设计与调试过程中遇到的问题进行分驱动器内部实现全数字的位置环、速度环和电流环控析，并提出解决办法，以供大家借鉴。制，电流环通过PWM控制信号到IGBT功率单元，然后通过U、V、W实现对电动机的驱动。驱动器通过1直线电动机驱动系统构成HALL信号进行换相。本直

7、线电动机驱动系统用于驱动气浮支撑的精密定位台，需要实现平台的高精度定位。直线电动机伺2HALL换相的故障诊断服驱动系统采用高精度直线光栅尺进行闭环位置检系统采用的测量元件为增量式光栅尺。增量式光·161·；LUIZ弟Id朋设计与研究Des_gnandResea『ch栅尺分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式可以检测到该信号，并且与示波器的HALL信号检测编码器，带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出对比，虽然波形不是太好，但信号是有输出的，并且匹信号外，还具备互差120。的电子换相信号uVw，uVw配得也

8、很好。到此就可以排除HALL传感器的硬件故各自的每转周期数与电动机转子的磁极对数一致。本障，同时排除了驱动器信号监测故障。系统的增量式光栅尺是普通增量式，它提供两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号z，它不具备’『w__一_-__-圣_一j--■-一--．__一uVw相位信息，而z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备与电动机相位与转子相位对齐潜力，为此，电动机的换相是通过直线电