永磁球形电机定子绕组的永磁体模型及磁场分析 被引量：5

1

作者 李斌 刘超 +1 位作者 李洪凤 李桂丹 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1024-1029,共6页

采用等效磁网络法分析了永磁球形电机定子磁场.在永磁体的体电流模型基础上,推导了电流密度与永磁体磁化强度的关系,得到了定子绕组的永磁体模型.在此基础上,在柱坐标下对分析模型进行剖分,并将不同磁场边界条件表达为磁阻单元对应节点... 采用等效磁网络法分析了永磁球形电机定子磁场.在永磁体的体电流模型基础上,推导了电流密度与永磁体磁化强度的关系,得到了定子绕组的永磁体模型.在此基础上,在柱坐标下对分析模型进行剖分,并将不同磁场边界条件表达为磁阻单元对应节点或支路的不同状态,建立了永磁球形电机定子绕组磁场的二维等效磁网络模型.推导了各单元磁阻及磁动势的表达式,并利用平均磁能法求得了磁通密度在空间的分布.结果表明,定子绕组近场和远场具有不同的分布特征,远场时磁通密度小且变化相对平缓.通过与有限元法的析结果比较可知,相对误差均在6%左右,证明了所提方法具有较好的计算精度. 展开更多

关键词 永磁球形电机 定子磁场 等效磁网络法 永磁体模型

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基于四元数组的球形永磁步进电机控制研究 被引量：5

2

作者 雍爱霞 王群京 倪有源 《微电机》 北大核心 2006年第9期33-37,共5页

提出了一种控制球形电机的简便方法,利用四元数作为描述电机转动的数学工具,分析了电机定子线圈换向与转动的规律,求解出当前位置下符合旋转条件的永磁体对/线圈对,记录在表中,查找能产生与给定转轴相近的旋转的永磁体对/线圈对。多次... 提出了一种控制球形电机的简便方法,利用四元数作为描述电机转动的数学工具,分析了电机定子线圈换向与转动的规律,求解出当前位置下符合旋转条件的永磁体对/线圈对,记录在表中,查找能产生与给定转轴相近的旋转的永磁体对/线圈对。多次旋转的误差为累积误差,当误差超出某角度阈值,进行一次位置修正。MATLAB仿真表明,利用四元数的数学工具简化了球形电机的计算与控制过程,可以使电机按预定轨迹转动,是一种行之有效的方法。 展开更多

关键词 球形永磁步进电动机 四元数 换向 轨迹 控制

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基于机器视觉的永磁球形步进电动机转子位置检测方法 被引量：28

3

作者 王群京 钱喆 +2 位作者 李争 倪有源 鞠鲁峰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第36期73-79,共7页

介绍了永磁球形步进电动机的基本结构及基于机器视觉的球形电机位置检测方法。在电机转子表面喷涂用伪随机编码生成的网格图,图像传感器获取转子图像。通过分析所获取的图像,得到特征点在固联于转子球的坐标系下的坐标。图像传感器标定... 介绍了永磁球形步进电动机的基本结构及基于机器视觉的球形电机位置检测方法。在电机转子表面喷涂用伪随机编码生成的网格图,图像传感器获取转子图像。通过分析所获取的图像,得到特征点在固联于转子球的坐标系下的坐标。图像传感器标定后得到的参数,可以计算出图像中的特征点在参考坐标系下的坐标。利用这些点在不同坐标系下的坐标,得到2个坐标系间的旋转矩阵,即确定了球形转子旋转后的空间位置。实验结果表明该方法的有效性。该方法可以用于实现闭环控制球形电机。 展开更多

关键词 永磁球形步进电动机 机器视觉 伪随机 标定 旋转矩阵

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永磁球形电机的支持向量机模型的参数寻优 被引量：25

4

作者 鞠鲁峰 王群京 +2 位作者 李国丽 胡存刚 钱喆 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期85-90,共6页

提出一种新的永磁球形电机的数学模型建立方法——支持向量机(SVM)模型,分别采用网格参数寻优、遗传算法(GA)参数寻优、粒子群(PSO)寻优算法来计算SVM模型的参数,分析比较三种算法得到的参数,确定最适合永磁球形电机SVM回归模型的参数... 提出一种新的永磁球形电机的数学模型建立方法——支持向量机(SVM)模型,分别采用网格参数寻优、遗传算法(GA)参数寻优、粒子群(PSO)寻优算法来计算SVM模型的参数,分析比较三种算法得到的参数,确定最适合永磁球形电机SVM回归模型的参数寻优算法。 展开更多

关键词 关键词 永磁球形电机 支持向量机 回归 网格参数寻优算法 遗传算法 粒子群寻优算法

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基于MEMS的永磁球形电机转子位置检测方法研究 被引量：13

5

作者 陆寅 洪一 +2 位作者 胡存刚 王群京 荣怡平 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期87-95,104,共10页

为了实现对永磁球形电机运动的精准控制,需要准确快速地获取球形电机的转子位置信息,提出一种基于微机电系统(MEMS)姿态传感器的球形电机转子位置检测方法,该方法通过融合MEMS内部的陀螺仪和三轴加速度计输出的数据,根据一阶Runge-Kutt... 为了实现对永磁球形电机运动的精准控制,需要准确快速地获取球形电机的转子位置信息,提出一种基于微机电系统(MEMS)姿态传感器的球形电机转子位置检测方法,该方法通过融合MEMS内部的陀螺仪和三轴加速度计输出的数据,根据一阶Runge-Kutta法则结合角速度数据不断更新四元数,可计算出球形电机的转子位置信息。同时提出了轴向角安装误差的补偿方法,以减小周期性的转子位置测量误差。最后搭建了基于MEMS的永磁球形电机转子位置检测实验平台,并就永磁球形电机的中点自旋运动、偏转运动和俯仰运动进行了实验研究,实验结果验证了所提出的球形电机转子位置检测方法的有效性。 展开更多

关键词 永磁球形电机 位置检测 微机电系统 多自由度 误差补偿

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基于三角形(△)组合线圈的永磁球形电机转矩特性与通电策略分析 被引量：7

6

作者 过希文 李绅 +2 位作者 王群京 周睿 文彦 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期1607-1615,共9页

为了减少永磁球形电机轨迹跟踪过程中的控制电流计算量,提出一种基于三角形(△)组合线圈的通电策略。首先,通过Maxwell软件,利用叠加原理建立基于单个定子线圈的电磁转矩模型;然后,对比分析不同组合线圈自旋和倾斜运动的静态电磁转矩,... 为了减少永磁球形电机轨迹跟踪过程中的控制电流计算量,提出一种基于三角形(△)组合线圈的通电策略。首先,通过Maxwell软件,利用叠加原理建立基于单个定子线圈的电磁转矩模型;然后,对比分析不同组合线圈自旋和倾斜运动的静态电磁转矩,确立△组合线圈的电磁转矩方程;同时,通过电流-转矩表达式,获得定子线圈的控制电流;最后,通过仿真计算和实验验证该方案的可行性。实验结果表明相对于单个线圈的独立控制,基于△组合线圈的通电策略在电机运动范围内无运动奇点,显著减少了控制电流的计算量。 展开更多

关键词 永磁球形电机 组合线圈 电磁转矩建模 通电策略 运动奇点

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基于平滑S形曲线的永磁球形电机轨迹规划 被引量：1

7

作者 骆成路 王群京 +1 位作者 武思傲 李国丽 《计算机仿真》 北大核心 2023年第4期257-262,共6页

为了提高永磁球形电机在给定轨迹运行时速度的平滑性,减小运行过程中加加速度突变对系统造成的冲击影响,提出了一种平滑S形曲线的永磁球形电机轨迹规划算法。为了描述转子输出轴末端姿态角信息,通过坐标变换原理求解出转子输出轴末端起... 为了提高永磁球形电机在给定轨迹运行时速度的平滑性,减小运行过程中加加速度突变对系统造成的冲击影响,提出了一种平滑S形曲线的永磁球形电机轨迹规划算法。为了描述转子输出轴末端姿态角信息,通过坐标变换原理求解出转子输出轴末端起止点之间的欧拉旋转角;根据预设轨迹规划策略反解出S形曲线对应的加速度方程,并通过转子动力学模型获得对应控制转矩;对于S形曲线的加加速度存在阶跃现象的问题,利用正弦函数无限可导的特点拟合改进原S形曲线,使得转子输出角速度、角加加速度均平滑连续,提高了控制系统的柔性,并通过动力学仿真验证了轨迹规划算法的可行性。 展开更多

关键词 永磁球形电机 轨迹规划 加加速度 动力学仿真

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基于光电编码器的永磁球形电动机转子方位测量系统 被引量：5

8

作者 吴凤英 魏章波 席金强 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第5期90-92,96,共4页

设计了基于光电编码器的三自由度永磁球形电动机转子方位测量系统。介绍了永磁球形电动机的结构和球体方位描述方法。通过分析微分运动,推导出测量系统的误差矩阵,并对系统性能进行了分析。系统中,光电编码器的输出脉冲经硬件电路倍频... 设计了基于光电编码器的三自由度永磁球形电动机转子方位测量系统。介绍了永磁球形电动机的结构和球体方位描述方法。通过分析微分运动,推导出测量系统的误差矩阵,并对系统性能进行了分析。系统中,光电编码器的输出脉冲经硬件电路倍频、鉴相、可逆计数和存储后,由单片机进行计算,测得的转子方位由液晶显示器(LCD)实时显示并经串口发送到电机闭环控制系统中。实验验证表明:设计的测量系统的有效性。 展开更多

关键词 永磁球形电动机 光电编码器 转子方位测量 三自由度

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永磁球形电机的少保守性滑模控制 被引量：5

9

作者 李洪凤 柳文俊 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期137-145,共9页

永磁球形电机轨迹跟踪控制方法常常利用高增益的控制输出来保证系统的鲁棒性及跟踪控制的快速性.但这种保守控制会带来较大的控制作用,甚至导致执行器饱和.为了减少控制的保守性,本文设计了一种带有非线性干扰观测器的模糊滑模控制器来... 永磁球形电机轨迹跟踪控制方法常常利用高增益的控制输出来保证系统的鲁棒性及跟踪控制的快速性.但这种保守控制会带来较大的控制作用,甚至导致执行器饱和.为了减少控制的保守性,本文设计了一种带有非线性干扰观测器的模糊滑模控制器来解决球形电机的轨迹跟踪问题.利用干扰观测器对不确定性、摩擦、外界干扰、负载扰动等进行估计,并在控制输入端进行补偿实现对干扰的抑制.并利用滑模控制器抵消干扰观测器的干扰观测误差及不可观测部分的干扰,为了减少滑模的抖振,本文利用模糊逻辑对该部分进行逼近,并利用模糊的输出增益代替滑模的切换增益.此外通过Lyapunov方程证明了本文控制器的稳定性.仿真结果表明在存在模型不确定性及各种干扰的情况下,本文的轨迹跟踪控制具有良好的动静态性能和少保守性. 展开更多

关键词 非线性干扰观测器 永磁球形电机 模糊滑模控制 轨迹跟踪

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多自由度永磁球形电动机控制策略的研究与发展 被引量：4

10

作者 过希文 王群京 李国丽 《微特电机》 北大核心 2011年第2期72-76,共5页

阐述了当前多自由度永磁球形电动机结构与控制策略的研究与发展现状,探讨了永磁球形电动机控制策略的研究重点,最后对课题组前期工作进行总结,指出实现高精度闭环跟踪控制是未来研究的发展趋势。

关键词 多自由度 永磁球形电动机 控制策略 连续轨迹跟踪

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基于计算力矩法的永磁球形电动机轨迹跟踪控制 被引量：2

11

作者 李洪凤 宋振辉 +1 位作者 郭辰 李斌 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期991-997,共7页

永磁球形电动机动力学系统是一个多变量、非线性、强耦合系统.外部扰动、参数估计误差以及模型的近似均会影响系统的控制效果.为了获得良好的静态和动态性能,改善轨迹跟踪性能,提出了一种基于计算力矩法的永磁球形电动机轨迹跟踪控制策... 永磁球形电动机动力学系统是一个多变量、非线性、强耦合系统.外部扰动、参数估计误差以及模型的近似均会影响系统的控制效果.为了获得良好的静态和动态性能,改善轨迹跟踪性能,提出了一种基于计算力矩法的永磁球形电动机轨迹跟踪控制策略.仿真结果表明,此方法可有效地削弱各轴向间非线性交叉耦合的影响,对外部扰动和模型误差具有良好的鲁棒性,可实现理想的轨迹跟踪控制效果. 展开更多

关键词 永磁球形电动机 动力学模型 轨迹跟踪 计算力矩法

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基于洛伦兹力三自由度球形电机的矢量控制 被引量：2

12

作者 方愿捷 凌有铸 李丹 《测控技术》 CSCD 北大核心 2012年第11期63-66,共4页

针对永磁球形电机结构和洛伦兹力的控制方法,借鉴单自由度永磁同步电机的矢量控制,提出一种基于球面切矢量的球形电机控制算法。该控制算法通过球面空间的矢量分析和四元数计算,获得球面切矢量,进而解得控制电机定子各个线圈中电流所产... 针对永磁球形电机结构和洛伦兹力的控制方法,借鉴单自由度永磁同步电机的矢量控制,提出一种基于球面切矢量的球形电机控制算法。该控制算法通过球面空间的矢量分析和四元数计算,获得球面切矢量,进而解得控制电机定子各个线圈中电流所产生的洛伦兹力,实现球形电机的点到点运动。仿真实验给出了该算法的实验结果,实验结果表明,该算法下,球形电机的球面切矢量得到计算,获得的矢量将直接应用于永磁球形电机洛伦兹力的控制。 展开更多

关键词 永磁球形电机 洛伦兹力 点到点 矢量控制

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基于摩擦补偿的永磁球形电动机通电线圈的优化

13

作者 李洪凤 李伟健 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期63-70,共8页

为解决摩擦项导致控制系统品质恶化的问题,本文根据一种永磁球形电动机和支撑部件的结构,建立了永磁球形电动机的动力学模型和摩擦转矩模型.利用自适应滑模方法搭建摩擦补偿器,提出一种基于通电线圈优化的通电策略.此通电策略在自转和... 为解决摩擦项导致控制系统品质恶化的问题,本文根据一种永磁球形电动机和支撑部件的结构,建立了永磁球形电动机的动力学模型和摩擦转矩模型.利用自适应滑模方法搭建摩擦补偿器,提出一种基于通电线圈优化的通电策略.此通电策略在自转和偏航两种运动形式下,对通电线圈进行了优化,实现在最小线圈损耗下的永磁球形电动机自转和偏航运行.并且该摩擦补偿器对摩擦转矩进行了在线估计,很好地补偿并抑制摩擦项的影响,实现对球形电动机的准确的跟踪控制. 展开更多

关键词 永磁球形电动机 摩擦转矩模型 摩擦补偿器 通电线圈优化

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一种基于正六面体划分的永磁球形电机

14

作者 贾冕茜 凌有铸 +1 位作者 强勇 方愿捷 《滁州学院学报》 2013年第2期49-51,共3页

针对永磁球形电机的结构,结合应用永磁同步电机矢量控制方法和球面的正多面体均匀划分,提出一种基于正六面体改进型的永磁球形电机结构。通过对球面多面体划分,优化永磁球形电机转子的永磁体和定子的线圈位置,使永磁球形电机可以分别绕... 针对永磁球形电机的结构,结合应用永磁同步电机矢量控制方法和球面的正多面体均匀划分,提出一种基于正六面体改进型的永磁球形电机结构。通过对球面多面体划分,优化永磁球形电机转子的永磁体和定子的线圈位置,使永磁球形电机可以分别绕三个正交轴独立旋转,令传统的矢量控制可以直接应用于球形电机的控制系统中。本文给出了电机结构的三维图并阐述了该电机的控制方法。 展开更多

关键词 永磁球形电机 电机结构 正多面体

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永磁多维球形电动机转子动力学仿真分析

15

作者 陈科 钟金超 《机械工程与自动化》 2008年第6期18-20,共3页

简要介绍了永磁多维球形电动机结构,建立了该结构电动机转子的动力学模型;对该结构的球形电动机转子在负载条件下的动力学性能进行分析,得到其角位移、角速度、角加速度,揭示其转子在负载工况下的运动规律,为进一步实施电动机的控制奠... 简要介绍了永磁多维球形电动机结构,建立了该结构电动机转子的动力学模型;对该结构的球形电动机转子在负载条件下的动力学性能进行分析,得到其角位移、角速度、角加速度,揭示其转子在负载工况下的运动规律,为进一步实施电动机的控制奠定基础。 展开更多

关键词 永磁 球形电动机 动力学 仿真

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永磁球形电机的自适应反演滑模控制 被引量：6

16

作者 过希文 王群京 +3 位作者 李国丽 钱喆 文彦 赵双双 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期59-64,共6页

针对非线性、强耦合、直驱型的永磁球形电机动力学系统,设计了一种自适应反演滑模控制器。首先,通过拉格朗日第二方程以及卡尔丹角坐标变换建立永磁球形电机的转子动力学方程。然后,将反演设计方法和滑模控制有机结合抑制外界扰动和参... 针对非线性、强耦合、直驱型的永磁球形电机动力学系统,设计了一种自适应反演滑模控制器。首先,通过拉格朗日第二方程以及卡尔丹角坐标变换建立永磁球形电机的转子动力学方程。然后,将反演设计方法和滑模控制有机结合抑制外界扰动和参数摄动的影响。其中,基于类李雅普诺夫方法获得外界扰动上界的自适应律,并采用一种新颖的趋近律消除抖振问题。最后,仿真结果对比证实:该控制器不仅能保证永磁球形电机动力学系统高精度的轨迹跟踪、快速的动态响应,而且对外界扰动具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁球形电机 自适应反演 滑模控制 动力学建模

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基于压力传感器的永磁球形电机摩擦转矩检测

17

作者 李文爽 李国丽 +2 位作者 王群京 周睿 李浩霖 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第12期123-126,共4页

针对永磁球形电机(PMSM)运动时摩擦转矩检测困难的问题,提出一种基于压力传感器检测永磁球形电机摩擦转矩的方法。首先应用压力传感器检测球形转子施加在支撑杆处的压力信息,通过永磁球形电机摩擦转矩的数学模型,解析压力信息,得到摩擦... 针对永磁球形电机(PMSM)运动时摩擦转矩检测困难的问题,提出一种基于压力传感器检测永磁球形电机摩擦转矩的方法。首先应用压力传感器检测球形转子施加在支撑杆处的压力信息,通过永磁球形电机摩擦转矩的数学模型,解析压力信息,得到摩擦转矩数值。再通过恒速实验得到压力—摩擦转矩间的稳态对应关系,采用遗传算法对数学模型中未知的摩擦因数进行参数辨识。最后将通电实验的结果与仿真结果进行对比,验证了检测方法的有效性。 展开更多

关键词 永磁球形电机 压力传感器 摩擦转矩 仿真验证

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基于机器视觉的永磁球形电机转子姿态检测 被引量：3

18

作者 李耀 郑常宝 王群京 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第11期115-118,122,共5页

为了实时精确地获取永磁球形电机(PMSM)的转子姿态信息,从而实现对PMSM的闭环控制,提出了一种基于机器视觉的PMSM转子姿态检测方法。首先,使用OpenMV摄像头检测安装于转子输出轴顶端的红绿标志点,然后将两个标志点的图像信息实时发送给... 为了实时精确地获取永磁球形电机(PMSM)的转子姿态信息,从而实现对PMSM的闭环控制,提出了一种基于机器视觉的PMSM转子姿态检测方法。首先,使用OpenMV摄像头检测安装于转子输出轴顶端的红绿标志点,然后将两个标志点的图像信息实时发送给上位机,并在上位机中解算出PMSM转子姿态信息。最后搭建了实验平台,通过与微机电系统姿态传感器所得结果的对比,验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 永磁球形电机 姿态检测 机器视觉

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基于随机森林的永磁球形电机优化通电策略 被引量：2

19

作者 过希文 宫能伟 +2 位作者 王群京 文彦 吴涛 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第6期1100-1107,共8页

针对永磁球形电机的复杂转矩建模问题,提出了一种基于随机森林建模方法,同时提出了基于粒子群优化方案来解决永磁球形电机的优化通电策略问题。首先,通过电磁分析得到永磁球形电机转子与定子线圈在不同角度下驱动线圈产生的转矩值。然后... 针对永磁球形电机的复杂转矩建模问题,提出了一种基于随机森林建模方法,同时提出了基于粒子群优化方案来解决永磁球形电机的优化通电策略问题。首先,通过电磁分析得到永磁球形电机转子与定子线圈在不同角度下驱动线圈产生的转矩值。然后,采用随机森林法建立了位置-转矩的黑箱模型。并在此基础上结合倾斜轨迹,采用粒子群算法对其通电策略进行优化设计,使得通电损耗降低了5%~10%。仿真和实验结果均表明,该方法能有效地实现永磁球形电机的稳定控制且通电损耗较小,可为下一步实现永磁球形电机高精度的轨迹跟踪控制提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 永磁球形电机 随机森林 粒子群算法 通电策略

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基于加权无向图的永磁球形步进电机运动控制 被引量：22

20

作者 王群京 陈丽霞 +1 位作者 吴立建 倪有源 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第9期130-134,共5页

提出了一种三自由度永磁球形步进电机的控制方法。首先简单介绍了该永磁球形步进电机定子与转子的结构,然后针对其结构特点及运动原理,提出根据距离相等的永磁体对和铁心线圈对的排列组合,建立一个包含位于球形步进电机转子某一点上物... 提出了一种三自由度永磁球形步进电机的控制方法。首先简单介绍了该永磁球形步进电机定子与转子的结构,然后针对其结构特点及运动原理,提出根据距离相等的永磁体对和铁心线圈对的排列组合,建立一个包含位于球形步进电机转子某一点上物体的所有可能的运动轨迹点的加权无向图,根据所给定的物体的运动轨迹,采用图中路径搜索算法,最终确定永磁球形步进电机的通电线圈对,达到控制球形步进电机,使物体沿着期望的运动轨迹运动的目的。 展开更多

关键词 步进电机 无向图 球形 运动控制 加权 运动轨迹 控制方法 三自由度 电机定子 运动原理 结构特点 排列组合 铁心线圈 电机转子 搜索算法 永磁体 物体

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