一种短行程直线电机的数学模型及其实验研究
直线电机的原理
1.最大电压( max. voltage ph-ph) ———最大供电线电压，主要与电机绝缘能力有关；2.最大推力(Peak Force) ———电机的峰值推力，短时，秒级，取决于电机电磁结构的安全极限能力；3.最大电流(Peak Current) ———最大工作电流，与最大推力想对应，低于电机的退磁电流；4.最大连续消耗功率(Max. Continuous Power Loss) ———确定温升条件和散热条件下，电机可连续运行的上限发热损耗，反映电机的热设计水准；5.最大速度(Maximum speed) ———在确定供电线电压下的最高运行速度，取决于电机的反电势线数，反映电机电磁设计的结果；6.马达力常数(Motor Force Constant) ———电机的推力电流比，单位N/A或KN/A，反映电机电磁设计的结果，在某种意义上也可以反映电磁设计水平；7.反向电动势(Back EMF) ———电机反电势（系数），单位Vs/m，反映电机电磁设计的结果，影响电机在确定供电电压下的最高运行速度；8.马达常数(Motor Constant) ———电机推力与功耗的平方根的比值，单位N/√W，是电机电磁设计和热设计水平的综合体现；9.磁极节距NN(Magnet Pitch) ————电机次级永磁体的磁极间隔距离，基本不反映电机设计水平，驱动器需据此由反馈系统分辨率解算矢量控制所需的电机电角度；10.绕组电阻/每相(Resistance per phase)———电机的相电阻，一般情况下给出的往往是线电阻，即Ph－Ph，与电机发热关系较大，在一定意义下可以反映电磁设计水平；11.绕组电感/每相(Induction per phase) ———电机的相电感，一般情况下给出的往往是线电感，即Ph－Ph，与电机反电势有一定关系，在一定意义下可以反映电磁设计水平；12.电气时间常数(Electrical time constant) ———电机电感与电阻的比值，L/R；13.热阻抗(Thermal Resistance) ———与电机的散热能力有关，反映电机的散热设计水平；14.马达引力(Motor Attraction Force) ———平板式有铁心结构直线电机，尤其是永磁式电机，次极永磁体对初级铁心的法向吸引力，一般高于电机额定推力一个数量级，直接决定采用直线电机的直线运动轴的支撑导轨的承载能力和选型。
直线电机教学实验系统的研制
实验 系 统短 定 子 初 级 固 定在 安 装 架 上 ， 次级 采 用 铝 和钢 复合 圆盘 型 结 构 ， 圆盘 半 径 远 大 于初 级 且
长度 。初级 在水 平 方 向 固定 ， 级 在 电 机牵 引力 的 次 作 用下 可 以连续 旋转 ， 图 １所示 。 如
辆上 ， 与车体 一起 运 动 ； 级 采用 铁 铝 复合 结 构 ， 次 沿
ｔ ｒ ，ＤＳ ｏ ｔｏ ，ｖ ｌａ ｅ ｕ ｒ ｎ ，ｓ ｅ ｄ ａ ｄｆ ｒ ｅｍｅ ｓ ｒ ｓｅｃ Ｔｈ ｌｓ ｄ ｌｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓｆ ｒｓ ｅ ｄ ｕｅ Ｐ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏｔ ｇ ，ｃ ｒｅ ｔ ｐ ｅ ｎ ｏ ｃ ａ ｕ ｅ ｔ． ｅｃｏ ｅ ｏ ｐ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｏ ｐ ｅ
摘 要 ： 着 城 市 轨 道 交 通 的发 展 ， 引 用 直 线 感 应 电机 在 我 国得 到 越来 越 广泛 的应 用 。 本 文 阐 述 了一 种 直 线 感 应 电 机实 验 系统 ， 括 组 成 结 随 牵 包
构 、 Ｐ控制系统 、 ＤＳ 电压、 电流、 速度和力测量等部分 。在该实验系统上可实现速度 、 电流 的闭环控制和 对电机 的力特 性进行研究 。作为例子 ， 本 文 给 出 了一 个 基 于神 经 网格 控 制 算 法 的研 究 实例 。
ａ ｕ ｒ ｎ ａ ｅｄ ｎｄ ｃ ｒ ｅ ｔｃ ｎ ｂ ｏｎｅｗｉｈ ｔ ｓｓ ｓ ｅ ．Ｔｈｅ ｆ ｃ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔｃ ａ ｌｏ ｂ ａ ｕｒ ｄ ｄｕ ｉ ｇ ｅ ｐｅ ｉ ｅ ｔ ｔ ｈｉ ｙ ｔ ｍ ｏｒ ｅｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓｃ ｎ ａ ｓ ｅ ｍｅ ｓ ｅ ｒｎ ｘ ｒｍ ｎ
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｅ ｅ ｔ ｉ ａ ｈｉ ｙ ｒ ： ｌｃ ｒｃｍ ｃ ｎｅ；ｌｎｅ ｒ ｉ ｕｃ ｉ ｎ ｍ ｏ ｏ ｉ ａ ｎｄ ｔｏ ｔ ｒ；ｔ ａ ｈｉ ｘ ｒｍｅ ｅ ｃ ｎｇ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ
电机转动性能的数学建模与控制策略研究
电机转动性能的数学建模与控制策略研究一、引言电机是现代工业中广泛应用的一种电力设备，其转动性能的数学建模与控制策略的研究对于提高电机的工作效率和精度具有重要意义。
本文将围绕电机转动性能展开数学建模和控制策略的研究，并提供一些可行的方法和技巧。
二、电机转动性能的数学建模1. 电机的动力学建模电机的动力学建模是研究电机运动过程中电机输出和输入之间的关系。
常用的电机动力学模型有几种，如直流电机模型、交流电机模型和步进电机模型等。
建立合适的数学模型是进行控制策略研究的基础。
2. 电机的传递函数建模电机的传递函数是研究其输入输出之间的频率特性的数学工具。
通过建立电机的传递函数模型，可以方便地分析电机系统的稳定性和频率响应等性能指标。
通常可以利用拉普拉斯变换和频域分析等方法得到电机的传递函数。
3. 电机的状态空间建模状态空间模型是一种将电机的动力学特性以一组关联状态变量的形式表示的模型。
根据电机的输入-输出关系和系统状态方程，可以建立电机的状态空间模型。
这种建模方法更加直观，适合进行控制策略的设计与分析。
三、电机转动性能的控制策略研究1. 位置控制策略位置控制是电机控制中最基本的一种控制策略。
在电机的数学模型基础上，可以使用经典控制理论提出合适的位置控制算法。
例如，比例积分微分（PID）控制器可以应用于位置控制，通过调整PID参数可以实现更好的控制效果。
2. 速度控制策略电机的速度控制需要对速度进行测量并进行反馈控制。
一种常用的速度控制策略是调整电机的电压频率和幅值来实现所需的转速控制。
此外，模糊控制和神经网络控制等现代控制方法也可以应用于电机的速度控制。
3. 力矩控制策略力矩控制是一种高级控制策略，它可以实现对电机输出扭矩的准确控制。
在电机的数学模型基础上，可以设计力矩控制器并结合反馈控制算法，实现对电机输出力矩的精确调节。
四、实验验证与仿真分析为了验证所提出的数学建模和控制策略的有效性，可以进行电机转动性能的实验验证和仿真分析。
毕业论文-数控机床用直线电机的设计与研究【范本模板】
河北工程大学毕业设计(论文）数控机床用直线电机的设计与研究学院（系）：专业班级:学生姓名：指导教师:摘要 (I)Abstract (V)第一章绪论 (1)1。
1 直线电机的发展 (1)1.2 直线电机在数控机床上应用的现状 (1)1。
3 直线电机的工作原理 (2)1。
4 本文的研究内容与意义 (3)1。
4.1 本文的主要研究内容 (3)1。
4.2 本文的研究意义 (3)1。
5 结语 (4)第二章直线电机的改进设计 (5)2.1 弹性支承直线电机结构分析 (5)2.2 现有直线电机的磁路分析及改进措施 (8)2.2。
1 磁性材料 (9)2。
2。
2磁路设计基本原理 (11)2。
2。
3磁路的简单计算 (14)2.3 改进型直线电机的结构设计与分析 (17)2.3.1 线圈及线圈骨架的设计 (18)2。
3.2骨架支承的设计和连接 (18)2.3。
3弹性支承的设计及刚度计算 (19)2.4 直线测速发电机的设计 (21)2.5 小结 (23)第三章直线电机的建模及仿真 (24)3。
1 直线电机在SOLIDWORKS软件中的建模 (24)3。
1.1 SolidWorks软件简介 (24)3.1.2 用SolidWorks软件进行建模 (24)3.2 对建立的模型在ADAMS软件中进行动作仿真 (31)3。
2。
1 ADAMS的简介 (31)3。
2.2 动作仿真过程 (31)第四章动态切削力和板状弹簧的有限元分析 (33)4.1 引言 (33)4.2 有限元软件ANSYS介绍 (33)4。
2。
1 ANSYS的模块介绍 (33)4。
2.2 ANSYS软件提供的分析类型 (35)4.2。
3 ANSYS计算分析的载荷 (36)4。
3 非圆车削动态切削力的有限元分析 (37)4。
3.1基于ANSYS的动态切削力分析 (37)4。
3.2 直线电机板状弹簧刚度的有限元分析 (37)第五章直线电机电磁场有限元分析 (41)5。
基于FLUX的直线电机建模及仿真分析
—பைடு நூலகம்
自动化 、 交通与民用 、 军事及其他行业都有广泛的 用 途 ¨ 。国 内对 直 线 电机 的 研 究 以 中 国科 学
院 电工研 究所 为最 早 ， 国内直 线 电机 的 产品很 少 ，
其 理论研 究还 不 完 善 ， 前都 是 基 于 假 设 的数 学 以
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ Ｌｉ ｅ ｒｍｏ ｏ ＦＬＵＸ ； ｏ ｌｎ ｄｓ ｎ ａ ｔｒ； ｍ ｄｅｉ ｇ
０ 引 言
随 着科技 的 发展 ， 色制 造 理 念 得 到 不 断 深 绿 入 与强 化 ， 直线 电机 即 是 制 造业 近 几十 年 才兴 起 的绿 色产品 之一 ， 它具 备许 多优点 ， 有广阔 的 应 具 用 前景 。其 中在物 流输送 系统 、 工业 设 备 、 息 与 信
—
ｏ
２ 直 线 电机 建 模
参数化 建模 可 以 使 电机 进 行 多种 结 构 参 数 、 电气参 数 以及 不 同物 理 材 料 下 的计 算 ， 而 可 以 从
建模 ， 关于 电磁 场 的分 析 还 不 全面 Ｊ 。只 有通 过 对场 的分析 ， 能较 准确地 计算 其特 性 ， 些年 有 才 近 限 元方法 得到 广 泛应 用 ， 它能 够 很 好 的解 决 电机 电磁 场 分 析 １ 。针 对 电机 的 仿 真 分 析 ，Ｌ Ｘ 司题 ＦＵ
ｓ ｉ ｉ ｏ ｔｉｅ ．Ｔ ｅｒｓ ｌ ｉ ｉｔ ｄ ｃ ｄ ｂ ｅ ｙ ｈ ｄ ａ ｔｇ ｓｏ ａａ ｔ ｃ ｍｏ ｅ ｙ ｕｔ ｓ ｂａｎ ｄ ｈ ｅｕｔ ｓ ｎｒ ｕ ｅ ｒ ｆ ，ｔｅ ａ ｖ ｎａ ｅ ｆｐ ｒｍｅｒ ｄ ｌａｅ ｏ ｉｌ ｉ
ｐｏ ｏ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ，ｉ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｔ ｉ ｃ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｉ ｋ ｎ ｆｍｏｏ ｓ ｔ ａ ｅ ｕ ｅ ｏ ｄ ｒ ｔｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｆｔ ｓ ｉ ｄ ｏ ｔｒ ． ｅ ａ ｈ
短行程直线直流电机的温度场分析
Ｍ ｔ ｏ ｉ ｏ ａｉ ｌｉ ［ ］ Ａ ｐｅ Ｍ ｃａｉ ａｄ ｏ ｒｆ Ｍｃ ｍ ｎ ｕ ｔｎ Ｊ ． ｐＨｄ ｅｈ ｃ ｎ ｏ ｒ ｒ ｐ ａｏ ｎｓ
的强制对 流系数设置为 １０ １０ Ｗ／ ２ 。在室温 ００— ５０ ｍ Ｋ ２ ￣条件下进行仿真计算 。 ５ Ｃ ３２ 永磁平面电机 三维温度场 的仿真。本文对短行 ． 程直线直流电机的电磁场及温度 场进行了耦合计算 ， 基于直流电机的三维建模 、 置材料属性和边界条件 设 设置 ， 最后加载激励给线圈通人直流电流 ， 然后进行 电 磁场与温度场耦合仿真。 ～赋 缀 鬻 盥 瓣 一 墨～
・
其中， 导热系数 在数 值上 等 于单 位温度 梯度 下， 单位导热面积上 的导热速率。它表征物质导热能
力的大小 ， 物质 的物理性质 之一 ， 通常用实验测 是 定。金属的导热系数 随温度的升高而降低 ， 气体 的导
收 稿 日期 ：０ ２— ６—０ ２１ ０ ２
５ ・ ４
热系数随温度的升高而增加 。在非金属 液体 中， 的 水
冷却水循 环路 线 ， 进行电机的优化设计提供参考 。
关键词 ： 短行程 ； 直线直流 电机 ； 温度场分析
中图分 类号 ：Ｍ３ ９４ Ｔ ５ ． 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ４３ ４ ２ １ ）８０ ５ －３ １７ －４ Ｘ（０ ２ ０ ．０４０ ． 基金项 目： 湖北省教 育厅 科学技 术研究项 目（ ２ １３ ０ ） 湖北第二师范学院校 管科研 项 目（ １Ｃ ２ ） Ｂ ０ ２ １３ ； ０ ２ １ ０ ２
（ Ｋ （ Ｉ ・ ） 或ｗ／ ｍ ℃） ｎ （ ・ 。式 中的负号是指热流方向 和温度梯度方向相反 ， 即热量从高温 向低温传递。
分段式永磁低速直线电机建模与仿真的研究
分段式永磁低速直线电机建模与仿真的研究近年来随着永磁低速直线电机在航空航天、机器人、精密机械、建筑设备等领域的大量应用，其研究与发展已引起了科学界的高度重视。
永磁低速直线电机具有机构简单、导轨简单、小型化、功耗小、堆积效率高、运行平稳可靠等优点，因此，在机电融合领域，其发展前景大好。
研究显示，由于永磁低速直线电机的动力学特性复杂，在实际应用中，为了更好地发挥其优势，就需要对其系统进行建模与仿真，进而深入挖掘其应用潜力。
为了深入研究段式永磁低速直线电机的动力学性能，本文采用分段式永磁低速直线电机模型，在Matlab环境中进行建模与仿真。
首先，根据分段式永磁低速直线电机实际工作情况，建立模型，把直线电机模型拆分为段式模型，并用分段线性函数表示。
其次，采用状态空间方程的建模方式，通过驱动端特性曲线和负载特性曲线，建立分段永磁低速直线电机的动力学模型。
最后，结合Matlab/Simulink台，实现分段式永磁低速直线电机的模拟仿真，模拟仿真结果表明，分段式永磁低速直线电机的转速性能与参数设置有关，模型精度达到了满足要求的标准。
通过以上研究，可以看出，分段式永磁低速直线电机拥有良好的模型仿真精度，充分发挥其优势，为为进一步的研究提供了可靠的数据基础。
此外，为了满足不同的应用需求，这种模型还可以深入研究多轴
运动控制、自适应控制以及智能控制等领域，使永磁低速直线电机在关键应用中发挥更大的功效。
本文研究了分段式永磁低速直线电机的动力学特性，并建立了基于状态空间方程的系统模型，使其得以在Matlab环境中仿真，为今后相关研究奠定了良好的基础。
综上所述，本文从理论分析和模型仿真两个方面对分段式永磁低速直线电机进行了系统研究，为后续应用奠定了坚实的基础。
直线感应电动机数学模型的研究
圈 １ 直 线 感 应 电 机 结 柑圈
圈 ２ 【 边 端效 应 前 等 效 电路 ＾
图 中：ｌｘ——初 级每相绕组电阻、 ｒ、 ｉ 初级 每相漏 电抗
（ ｎ）
边端效应 。直线 电机 的静 态边端效应包 括横向和纵 向两 种。横 向边端效应是因其初次级 宽度对气 晾磁场产生影 响 ， 而影 响 电机 的性 能和指 标。一般 可通 过 调整次级 从 宽度超 过初 级宽度来得 到改善 。直线 电机静态纵 向边端 效应 主要是 由于其铁芯不像旋 转 电机那样是 闭合 圆环 的 形状， 而是长直的 、 两端开 断的铁芯 （ 如图 １ 。这样 ， ） 即使 当三相对称 电流通 入初级 绕组 中 ． 其绕 组在两 端不 对 因 连续 ， 造成各相 间的互感 不等 ， 使得产 生的磁场不仅包括 正序正 向行波 磁场 ． 同时还 包含 负序 反 向行 波 磁场和零 序脉振磁场 ， 这种 现象 就称为 静态 纵 向边端 效应 。它 将
ｂ——励 磁电纳 （ ｎ ｎ）
２ ——次级导体 电阻初级换算值 （ ｎ） 在 图 ２等效 电路 中， 初级 感 应 电动 势 Ｅ １和 端 电压
ｒ’
Ｕ１ 的关 系为 ： Ｕ】 １１ ｓｒ， ｊ Ｊ ＝Ｅ ［ ＋（／２ 一 ） 初级绕组电流 Ｉ 为 ： Ｊ
１
～
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｓ ： 煎
我国的直线 电机研究始 于 ７ ０年代 。近 年来 ， 线 电 直 机在国民生产 、 生活 中应 用越来越广 泛 ， 加ｏ 当 ｏ年 ８月 １ 日第 一辆 以直线 电机驱动 的磁 悬浮列 车在长 春客车厂下 线以来 ， 人们对 直 线 电机有 了更 加进一 步 的认识 。为了 能够准确地掌握 直线 电动机 的工作 性 能， 出其准确 的 得 数学模型将有着非常重要 的意义 。
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一种短行程直线电机的数学模型及其实验研
究
一种短行程直线电机的数学模型及其实验研究
短行程直线电机是一种适用于精密定位、速度控制等领域的电动执行
机构。
为了更好地了解其控制特性和改进其性能，数学模型和实验研
究成为必要的手段。
数学模型设计：
1.建立电机的等效磁路图和电路模型，并对电机的物理结构及工作原
理进行深入分析。
2.采用有限元法，对电机的磁场、电磁力等进行计算，以获得电机的
电机参数。
3.采用运动学和动力学的原理，对电机的运动特性进行分析，以建立
电机的运动模型。
实验研究：
1. 测量电机的工作电压、电流、速度、位移等参数，并进行数据处理，以获得电机的静态特性和动态特性。
2.通过实验，验证数学模型的准确性，并分析其中存在的误差，以提
高模型的精度。
3.建立电机的控制系统，以实现对电机的位置、速度等参数的精确控
制，从而对电机的性能进行优化。
以上就是一种短行程直线电机的数学模型及其实验研究的简要介绍。
其中，数学模型的建立和实验研究的设计和实现，需要基于丰富的理论和实践经验，并且需要多学科的知识进行协同。
只有更深入地了解电机的机理和性能，才能为其性能优化和应用提供更好的支撑。