含LCL滤波器的旋转式音圈电机伺服控制系统研究

发布时间：2025-05-07 23:26

　　音圈电机在航天、半导体加工、精密仪器隔振等需要高精度伺服控制的场合有着广泛的应用。传统驱动方式包括模拟和斩波驱动,模拟驱动损耗大,斩波驱动电流纹波大,给精密加工及其热控系统带来额外的难度和成本。对此,本文首次将LCL滤波驱动方式引入旋转式音圈电机位置伺服。论文主要研究了该滤波驱动方式的参数设计,以及该驱动方式下的电流谐振的抑制及位置控制。首先,研究了用于音圈电机伺服系统的LCL滤波器的参数设计方法。在分析传统模拟驱动与斩波驱动优缺点的基础上,提出了含LCL滤波器的音圈电机斩波驱动方式并对其参数进行研究。传统LCL滤波器主要用于并网逆变器,参数设计主要关注稳态性能。而LCL滤波器用于电机伺服中,需要考虑暂态性能和伺服控制指标。本文以电流纹波、位置响应时间、滤波器体积三个因素为指标,设计了适合于音圈电机伺服驱动的滤波器。其次,研究了含LCL滤波器的音圈电机PID伺服控制策略。LCL滤波器会引入电流谐振问题,本文采用电容电流负反馈的有源阻尼方案来抑制谐振。然后,根据系统传递函数和伯德图设计了含电容电流反馈、含前馈的位置-速度-电流三闭环PID控制器。然后,研究了含LCL滤波器的音圈电机ADRC...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1音圈电机示意图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论课题背景及研究的目的和意义音圈电机基于洛伦兹力原理设计，是一种直驱电机，具有结构简单、快、维护方便、噪声低等优点[1]，在各种工业应用场合中极具优势[2]。电机广泛用于磁盘[3]、相机[4]、激光定位[5]、快速反射镜[6]、车削加工....

图2-7电流响应波形

由于电机参数为固定值，主要研究附加滤波器参数变化对系统性能的影本节通过探究LCL滤波器参数变化对音圈电机动态和稳态性能的影响，利用据扫描的方法通过优化算法求得电机运行的最优解，即电机的极限性能，分不同滤波器参数对应的最优解，由此来探究滤波器参数的设计方法。主要研滤波器参数变化....

图2-81L、C变化时纹波电流的变化情况

图2-81L、C变化时纹波电流的变化情况-100-50050aMgdB)(101102103104105106-270-180-900hasPe°()BodeDDiiaaggrraammFrequency(rad/s)ia/μAa)伯德图b)f100KHz....

图2-10优化后的各状态变量响应

位置误差；系统相位差过大甚至会影响111[1]([1][1][[1]([1][])[1]([1][])[1]([][1][])[1][]aCaaeaCaCTalhinunRinknLhu....

本文编号：4043961