【摘 要】
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在传统机床进给系统中,通常采用旋转电机作为驱动机构,并通过一系列运动转换机构将旋转运动转换成直线运动,这些运动转换机构会使得系统响应时间变长,精度降低。若采用直线电机作
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在传统机床进给系统中,通常采用旋转电机作为驱动机构,并通过一系列运动转换机构将旋转运动转换成直线运动,这些运动转换机构会使得系统响应时间变长,精度降低。若采用直线电机作为驱动机构,则不再有上述问题。因而,直线电机在进给系统中有着良好的发展前景。混合励磁直线电磁阻尼器是一种用来给直线电机提供电磁负载的装置,具有制动力可调、功率密度高、损耗小等特点。本文针对一台混合励磁直线电磁阻尼器,分析了其结构、工作原理,提出了双闭环控制策略,设计了控制系统的结构,制作了控制系统的硬件电路,编写了控制系统的软件程序,最后搭建实验平台对阻尼器加载系统进行了加载实验研究。论文首先建立了混合励磁直线电磁阻尼器的数学模型,得到了该阻尼器无反电势的结论,并且分析了混合励磁直线电磁阻尼器的受力情况,运用磁路法分析推导了涡流制动力的解析式,运用曲线拟合方法得到了摩擦力的表达式,并分别分析了这两者与速度和励磁电流的关系。然后,论文结合混合励磁直线电磁阻尼器加载系统的控制目标,提出了以电流环为内环、力环为外环的双闭环结构控制策略,并分别设计了电流环和力环的控制器,重点研究了影响电流纹波大小的因素及改善方法,并且分析了混合励磁直线电磁阻尼器的制动力与励磁电流之间的非线性关系,提出了利用分割的办法来线性化,之后在SIMULINK中搭建了控制系统的仿真模型,通过仿真验证了控制策略的可行性。最后,设计并制作了控制系统的硬件电路,编写了系统的软件程序,将控制系统与混合励磁直线电磁阻尼器样机结合起来进行了调试和实验,验证了所设计的混合励磁直线电磁阻尼器控制系统的控制性能。
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