【摘 要】
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近年来,涂装设备市场规模持续增大,高压无气喷涂机也渗透到各大制造业领域,市场需求增长迅速。然而我国自上世纪引进高压无气喷涂机设备以来自主研发的部分产品,在压力控制方面存在不小缺陷,国内中高端喷涂机市场大多被进口产品占据,喷涂机压力控制技术亟待国产化。国内产品采用传统的双闭环电机控制策略,难以应对喷涂机固有机械特性引起的周期变化的负载特性,导致输出压力脉动大,喷涂效果不理想。设计高压无气喷涂机控制系
【基金项目】
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某企业合作项目“电动式高压无气喷涂机控制系统设计”；
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近年来,涂装设备市场规模持续增大,高压无气喷涂机也渗透到各大制造业领域,市场需求增长迅速。然而我国自上世纪引进高压无气喷涂机设备以来自主研发的部分产品,在压力控制方面存在不小缺陷,国内中高端喷涂机市场大多被进口产品占据,喷涂机压力控制技术亟待国产化。国内产品采用传统的双闭环电机控制策略,难以应对喷涂机固有机械特性引起的周期变化的负载特性,导致输出压力脉动大,喷涂效果不理想。设计高压无气喷涂机控制系统,精确控制喷涂机输出压力对我国涂装设备市场有着重要现实意义。本文以永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）驱动的电动式高压无气喷涂机为研究对象,基于对永磁同步电机控制方案和喷涂机机械负载特性的研究,提出了高分辨率霍尔位置信息估算算法的压力、转速、电流三闭环矢量控制策略,提升了喷涂机动静态压力控制的精确度,降低了控制系统功耗。首先,详细分析了喷涂机的永磁同步电机控制的方案,建立永磁同步电机不同坐标系下的数学模型,经对比确定采用di=0的矢量控制。其次,针对传统低分辨率转子位置信息进行优化,设计基于霍尔位置传感器的高分辨率位置估算算法的正弦波控制策略,并仿真验证其可行性。分析喷涂机的机械结构和负载特性,建立其运动学方程和流量脉动的数学模型,解释了喷涂机周期性压力脉动存在的原因。最后设计了实时采集喷涂机的输出压力的喷涂机的压力负反馈控制环。然后设计喷涂机控制系统的硬件电路和软件算法,提出基于压力、转速和电流三闭环控制方式的喷涂机压力精确控制策略,并且搭建台架和喷涂机样机实验平台。实验结果验证了高分辨率转子位置估算的三闭环矢量控制算法的可行性,同时对比证明了本文设计的算法与传统控制方式相比,能够有效提高高压无气喷涂机的压力控制效果,减小输出压力误差和控制系统损耗。
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