直线电机伺服系统能耗－时间最优控制系统，包括速度调节模块连接能耗－时间最优控制模块，能耗－时间最优控制模块连接推力滞环比较模块，推力滞环比较模块和磁链滞环比较模块连接空间电压矢量选择模块，空间电压矢量选择模块连接逆变器，逆变器连接直线电机和磁链推力估算模块，磁链推力估算模块连接空间电压矢量选择模块、推力滞环比较模块、磁链滞环比较模块和能耗－时间最优控制模块，直线电机光栅尺连接速度调节模块和能耗－时间最优控制模块。本实用新型专利技术提供一种直线电机伺服系统能耗－时间最优控制系统，以减少直线电机驱动系统在短时间内快速起停的能量消耗。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于伺服系统及自动控制领域，尤其指直线电机伺服系统能耗-时间 的最优控制。
技术介绍
随着工业生产不断发展，能源日趋紧张，节能已成为经济和社会发展的一项长远 战略目标。采用直线电机直接驱动的伺服系统省略了机械速度变换机构，具有结构简单、噪 声低、速度快、效率高、组合灵活等优点，在高速精密机床、激光机械、工业机器人及各种需 要直线运动的机械装置中有广泛应用前景。在工业自动化领域中，直线伺服电动机在工业机器人、机床及各种需要直线运动 的机械装置中都有应用。在许多场合下直线电机为满足生产工艺的要求，在一个固定行程 中做高速往复运动，甚至是高速往复起停运动，当直线电机运行在这种工况时消耗大量的 能耗。寻求一种能耗优化控制来减少直线电机控制过程中能量消耗是有着现实意义的。但 是单纯以节省能耗为目的的最少能耗控制，往往会导致控制过程响应时间过长或出现奇异 情况，在实际工程中难以应用。
技术实现思路
本技术提供一种直线电机伺服系统能耗-时间最优控制系统，以减少直线电 机驱动系统在短时间内快速起停的能量消耗。本技术是通过以下技术方案实施的直线电机伺服系统能耗-时间最优控制系统，其特征在于所述系统包括速度调 节模块的信号输出端连接能耗-时间最优控制模块的信号输入端，能耗-时间最优控制模 块的信号输出端连接推力滞环比较模块的信号输入端，推力滞环比较模块和磁链滞环比较 模块的信号输出端分别连接空间电压矢量选择模块的信号输入端，空间电压矢量选择模块 的信号输出端连接逆变器的信号输入端，逆变器信号输出端分别连接直线电机和磁链推力 估算模块的信号输入端，直线电机信号输出端连接磁链推力估算模块的信号输入端，磁链 推力估算模块的信号输出端分别连接空间电压矢量选择模块的信号输入端、推力滞环比较 模块的信号输入端、磁链滞环比较模块的信号输入端和能耗-时间最优控制模块的信号输 入端，直线电机光栅尺的信号输出端分别连接速度调节模块的信号输入端和能耗-时间最 优控制模块的信号输入端。在许多加工和生产过程中，为充分利用有效工作行程，要求直线伺服系统在极短 的时间内达到给定的速度，并能在高速运行状态下实现高速准停；或者要求直线电机做快 速的往复运动，甚至是高速往复起停运动，当直线电机运行在这些工况时能耗很大。本发 明综合考虑伺服系统在满足进给精度情况下瞬时达到设定的高速状态，并在高速状态下短 时间内快速准停，同时寻找一种能耗优化控制方法减少直线电机驱动系统的能量消耗，实 现系统快速响应过程中达到节能及提高生产效率的目的。快速低能耗的综合控制方法在高频往复式直线运动机构中效率的提升尤为明显，适宜推广应用。附图说明图1为直线电机运动简图；图2为能耗一时间的最优轨迹；图3为直线电机伺服系统能耗一时间最优控制系统框图。具体实施方式直线电机驱动系统的进给过程分为三个阶段快速起动、快速进给、精确定位。为 了提高直线电机的起动性能和缩短起动时间，并且在精确定位阶段能有很高的定位精度， 本专利技术中直线电机控制方式采用直接推力控制，在控制过程中拥有更快的动态响应性能。以下结合附图对本技术进行详细说明。图1为直线电机运动简图，如图所示，1为动子，2为定子。( 1)直线电机的运动模型和约束条件根据牛顿第二定律导出直线伺服系统的运动模型，建立直线电机运动的最优化问 题的数学模型，χ⑴表示直线电机动子距目标点的行程，《( )为直线电机产生的推力，巧为 等效的综合作用在动子上的负载阻力。直线电机的动力学方程为d2y权利要求1.直线电机伺服系统能耗-时间最优控制系统，其特征在于所述系统包括速度调节 模块的信号输出端连接能耗-时间最优控制模块的信号输入端，能耗-时间最优控制模块 的信号输出端连接推力滞环比较模块的信号输入端，推力滞环比较模块和磁链滞环比较模 块的信号输出端分别连接空间电压矢量选择模块的信号输入端，空间电压矢量选择模块的 信号输出端连接逆变器的信号输入端，逆变器信号输出端分别连接直线电机和磁链推力估 算模块的信号输入端，直线电机信号输出端连接磁链推力估算模块的信号输入端，磁链推 力估算模块的信号输出端分别连接空间电压矢量选择模块的信号输入端、推力滞环比较模 块的信号输入端、磁链滞环比较模块的信号输入端和能耗-时间最优控制模块的信号输入 端，直线电机光栅尺的信号输出端分别连接速度调节模块的信号输入端和能耗-时间最优 控制模块的信号输入端。专利摘要直线电机伺服系统能耗-时间最优控制系统，包括速度调节模块连接能耗-时间最优控制模块，能耗-时间最优控制模块连接推力滞环比较模块，推力滞环比较模块和磁链滞环比较模块连接空间电压矢量选择模块，空间电压矢量选择模块连接逆变器，逆变器连接直线电机和磁链推力估算模块，磁链推力估算模块连接空间电压矢量选择模块、推力滞环比较模块、磁链滞环比较模块和能耗-时间最优控制模块，直线电机光栅尺连接速度调节模块和能耗-时间最优控制模块。本技术提供一种直线电机伺服系统能耗-时间最优控制系统，以减少直线电机驱动系统在短时间内快速起停的能量消耗。文档编号H02P21/14GK201854242SQ20102062768公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月28日 优先权日2010年11月28日专利技术者崔皆凡, 李林, 邢丰 申请人:沈阳工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
直线电机伺服系统能耗－时间最优控制系统，其特征在于：所述系统包括速度调节模块的信号输出端连接能耗－时间最优控制模块的信号输入端，能耗－时间最优控制模块的信号输出端连接推力滞环比较模块的信号输入端，推力滞环比较模块和磁链滞环比较模块的信号输出端分别连接空间电压矢量选择模块的信号输入端，空间电压矢量选择模块的信号输出端连接逆变器的信号输入端，逆变器信号输出端分别连接直线电机和磁链推力估算模块的信号输入端，直线电机信号输出端连接磁链推力估算模块的信号输入端，磁链推力估算模块的信号输出端分别连接空间电压矢量选择模块的信号输入端、推力滞环比较模块的信号输入端、磁链滞环比较模块的信号输入端和能耗－时间最优控制模块的信号输入端，直线电机光栅尺的信号输出端分别连接速度调节模块的信号输入端和能耗－时间最优控制模块的信号输入端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔皆凡，邢丰，李林，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：实用新型
国别省市：89[]
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