机械运动控制设计中的难点

1万 · 2024-9-20 09:52

本帖最后由呐咯密密于 2024-9-20 09:56 编辑

在机械运动控制中会使用多种电机，包括无刷直流电机、有刷换向永磁直流电机、线性电机和步进电机等。系统工程师不但需要选择正确的电机来完成机械动作，还必须选择适当的控制环路

结构来满足系统的机械和电子时变响应的要求。控制环的调节通常在电子驱动装置的设计阶段进行。由于不同的电机对电子驱动装置有一系列不同的设计要求，开发人员可能需要处理大量的设计变量。此外，由于电动机的感性特点，它容易造成电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）和具有破坏性的瞬间高能量，因此，电机本身也使电子驱动装置的设计变得更为复杂。这类电子驱动设备的设计不但要避免电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI），还必须能够承受瞬间过电压和过电流的情形。BLDC 电机已广泛应用于许多领域。BLDC 电机不带换向器，因而比直流电机更可靠。BLDC 电机在许多方面也优于交流感应电机。BLDC 电机通过转子磁体生成旋转磁通，有很高的效率，因而它们一般用于高端家用电器（如冰箱、洗衣机和洗碗机）、高端水泵、风扇和其它需要较高可靠性和效率的设备中。也由于 BLDC电机的结构非常牢固，它们广泛应用于泵、风扇和压缩机等应用中。这些应用的共同特点是它们不需要位置信息，只需要速度信息，而且只需要控制速度。BLDC 电机的使用不需要复杂的控制算法。

1万 · 2024-9-20 09:56

本帖最后由呐咯密密于 2024-9-20 09:58 编辑

在 BLDC 电机中，必须知道转子的位置，才能提供相电压对并控制其电压值。如果用传感器检测转子的位置，那么检测到的信息必须传送到控制单元中去。这就需要与电机建立额外的连接，可是这在有些应用中是无法接受的。有时候可能无法建立与位置传感器的物理连接。有时，位置传感器和布线所产生的费用可能是无法接受的。虽然物理连接的问题可以通过在电机内部集成驱动器的方法加以解决，但大量的应用由于低成本的特点，需要无传感器的解决方案。

永磁同步电机（PMSM）可以用一个与电源频率同步的恒定速度进行旋转，而不受负载和线路电压的影响。电机运行可以保持恒定的，与电源频率同步的速度，只要转矩不超过电机的极限运行值。因此，PMSM 是高精度定速驱动的理想选择。

3 相 PMSM 是一种永励电机。它能产生非常高的功率密度、非常高的效率和极好的响应，所以能适应机械工程领域中最复杂的应用。另外它还具有很强的过载能力。PMSM 基本上不需要维护，因此可以确保最高效的运行。

高精确的速度规定使 PMSM 成为特定工业过程的理想选择。PMSM 的速度/转矩特性非常适用于直接驱动大马力、低转速（rpm）的负载。

1万 · 2024-9-20 09:56

同步电机能够以较高的功率因数运行，因此能提高整个系统的功率因数，进而能消
除或减少功率因数的损失。功率因数的提高还可以减少系统及电机终端的压降。
PMSM 舍弃了励磁线圈，而且转子的转速与定子磁场的转速相同。PMSM 的这种
设计可以消除转子铜损，与传统的感应电机相比可以产生极高的效率峰值。PMSM
的功率重量比也高于感应电机。

功率电子和微电子领域的进步使 PMSM 可用于高性能的驱动，而这在过去是只能
使用直流电机的。

只看该作者 · 2024-9-23 10:11

无刷直流（BLDC）系统结合了交流和直流系统的长处。与有刷直流电机不同，无
刷直流系统（BLDC）采用的电机一般是一种具有梯形反电动势波形的永磁交流同
步电机，而且用电子换向取代了直流电机中的机械电刷。尽管这种控制方法在相位
换向过程中会产生转矩跳变，但它还是能满足以控制转子速度为目标的大多数应用
的需要。

只看该作者 · 2024-9-23 11:39

机械运动控制设计中,如何处理实验数据

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