直线电机驱动在动态加载中的应用研究

秦玉林 孙平安

摘 要：近年来，直线电机技术发展迅速，以其优良的动静态性能促进了动力和载荷运动控制技术的进步。本文在深入分析其动态特性及其激振原理的基础上，通过坐标变换方法以及矢量控制原理完成了对永磁同步直线电机数学模型的建立，进一步采用三闭环控制方式实现精确控制，力求为动态加载提供一定的理论指导。

关键词：直线电机；动态加载；控制

从满足实验效果的角度来看，在选择试验机的驱动装置时，只要是直线电机，就都可以实现预期目标[1]。其动态性静态性能优异，可以产生以恒定推力为目标的静态或者准静态有载输出，也能够输出高达100Hz以上的交变运动和载荷。另外，它还完全继承了液压缸、电动缸、气缸作动器的功用。所以将其作为动静态试验机的动力源，依靠电磁力作为原动力，进一步传递到输出元件上。相较于传统的直线作动器，其可靠性更佳、效率更高、频率更快，也更易于控制[2]。

1 直线电机的动态特性

3 基于PID的永磁同步直线电机数字式控制算法仿真

永磁同步直线电机因自身结构与特性的原因对扰动和负载的波动相当灵敏，故对系统的定位性能要求很高，同时还应具备实时性好和定位准确等特点。本文基于PID数字式控制理论，采用三闭环控制方式对所选作动器进行精确控制。调用电流控制模式来控制输出推力，其中电流调节器置于ELMO驱动器中，位移调节器以及速度调节器置于PCA-8008运动控制卡中。经过试验得到如图2所示的控制卡位置环阶跃响应图，表明了控制卡位置环响应较快，无超调，仿真效果良好。

4 结论

直线电机动静态性能优异，将其作为动静态试验机的动力源，依靠电磁力作为原动力，进一步传递到输出元件上。相较于传统的直线作动器，其可靠性更佳、效率更高、频率更快，也更易于控制。本文在深入分析其动态特性及其激振原理的基础上，通过坐标变换方法以及矢量控制原理完成了对永磁同步直线电机数学模型的建立，进一步采用三闭环控制方式实现精确控制。

参考文献

[1]郑欢斌.电磁谐振疲劳试验系统動态特性及动态载荷补偿方法研究[D].浙江工业大学，2015.

[2]陈大为.电磁谐振式疲劳试验系统设计及其性能评估研究[D].浙江理工大学，2015.