直线电动机直接驱动运动设备,省略了机械转换机构,完全消除机械传动元件的速度和加速度的物理极限,具有长行程、低惯量、高精度、快响应和高速度等特征,是先进加工中心的标志。90年代中期以后,直线驱动技术在超精密定位领域中得到了广泛的应用,吸引了越来越多的研究机构和人员投入到这一领域中来。 永磁直线同步电机与普通的直线异步电机相比,具有效率高、输出力矩大、体积小、易于控制等优点,极大地提高了进给系统的快速响应性和运动精度,成为新一代超精密机床中最具有代表的技术。永磁直线同步电机伺服控制系统将是当前和今后直线电机发展应用的一个方向。 本文以直线电机理论为依据,以现有的实验设备及新的实验方法为基础,设计了永磁直线同步电动机控制系统,分析了永磁直线同步电机控制系统中存在的难点,并对直线电动机控制系统的控制性能进行了初步的实验研究。 首先,介绍了永磁直线同步电机的结构、工作原理、相关控制策略,对直线电机控制难点进行了探讨。在此基础上,设计了永磁直线同步电机的控制系统的总体方案。 然后针对永磁直线同步电机控制系统的主要难点,分为位置检测技术,硬件系统设计和软件系统设计三个方面对控制系统进行分析。根据永磁直线同步电机的特点,提出一种简易的初始位置检测方法,并设计了检测电路。该方法基于线性霍尔元件,基本上不增加控制系统成本,安装简便,效果良好。在普通的三相逆变电路的直流侧添加DC/DC电力电子电路。这样的做的好处是根据系统需求输出直流电压,减少谐波。由于传统的基于前后台工作机制的电机控制软件存在响应不及时、不稳定等弊病,提出了基于嵌入式实时操作系统机制上编写电机控制软件。 最后基于样机和控制器做了相应试验,分析了试验结果,并提出了存在的问题和下一步的工作展望。