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永磁同步直线电机伺服控制关键技术研究与实现

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永磁同步直线电机伺服控制关键技术研究与实现

作者：查长礼广东工业大学

学位级别：硕士

在许多工业控制领域中,被控对象的运动路径往往是直线形式。直线电机能“直接”获得直线运动,省去中间的变换环节,给被控对象提供直线运动形式的推力,以获得单向或双向的有限可控位移,并且具有长行程、低惯量、高精度、快响应和高速度... 详细信息

在许多工业控制领域中,被控对象的运动路径往往是直线形式。直线电机能“直接”获得直线运动,省去中间的变换环节,给被控对象提供直线运动形式的推力,以获得单向或双向的有限可控位移,并且具有长行程、低惯量、高精度、快响应和高速度等特征。本文在深入探讨国内外有关直线电机的研究与应用的基础上,提出了基于绝对式光栅尺的永磁同步直线电机伺服控制关键技术研究与软硬件实现这一课题。直线电机从结构上可看成由旋转电机沿轴线剖开、展平而成。工作原理上与旋转电机也是相似,可认为永磁同步直线电机和永磁同步旋转电机都是由绕组电流变化产生气隙磁场,两者的差异是:永磁同步直线电机的气隙磁场是沿直线方向平移,而旋转电机的气隙磁场是以旋转方式工作。该磁场与永磁体的励磁磁场相互作用产生电磁推力。由于直线电机存在这些固有的结构特点和工作特性,产生了诸多如气隙磁密波形非正弦性、齿槽效应、端部效应等影响永磁同步直线电机推力波动的因素。因此,在构建伺服控制系统时应考虑这些影响因素,并加以补偿来提高直线电机运动特性。本文首先对永磁同步直线电机的国内外研究现状、结构与工作原理进行了分析,然后采用有限元方法分析了永磁同步直线电机实验样机动子的三相绕组电磁力、端部效应与齿槽力,提出了改进与优化电机结构的措施,以消除和抑制谐波推力对伺服控制系统稳定性的影响,为伺服控制系统中受到的扰动力进行在线补偿提供依据。其次,在对永磁同步直线电机特性分析的基础上,建立永磁同步直线电机的数学模型,对直线电机的伺服控制策略进行了分析与研究。对于伺服控制系统的实现,本文从硬件与软件两个方面作了详细的阐述。在硬件方面,本文采用了具有强大计算能力、外设集成度更高以及更快A/D转换速度的数字信号处理器(DSP)和低功耗、高性能、低成本以及高可靠性的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)构建伺服控制器的核心部件;软件方面,本文使用CCS2.0与QuartusⅡ编程环境结合使用C与VHDL语言实现软件编程,并给出了部分主程序及程序编写流程图。最后,运用MATLAB/Simulink平台搭建了伺服控制器的仿真模型,对本项目构建的大推力永磁同步直线电机的性能进行了仿真分析和现场调试试验,根据仿真和试验结果,提出了存在的问题并给出了改进的建议。

关键词：永磁直线同步电机绝对式光栅尺伺服控制 PI调节器

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超声振动辅助微成形工艺及现状分析

热加工工艺 2017年第9期46卷 18-22,27页

作者：查长礼陈炜徐庆江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

对超声振动近几年在微成形工艺中的研究与应用进行了阐述,分析了超声振动塑性成形的机理。并在此基础上,结合典型应用研究剖析了超声振动对微成形的影响。探讨了目前在超声振动辅助微成形工艺中的问题。

关键词：超声振动微成形机理尺寸效应

高速大推力直线电机直接驱动进给系统动态性能的分析

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机床与液压 2007年第5期35卷 20-22页

作者：肖曙红查长礼张伯霖广东工业大学机电工程学院广州510090

大推力直线电机直接驱动是一种新颖的高速数控机床直线进给系统驱动方式,它将直线电机的定子和动子分别安装在机床床身和工作台上,取消一切机械传动环节,大大提高进给系统的伺服性能,但这种驱动方式对外界干扰非常敏感,机床运行过程中... 详细信息

大推力直线电机直接驱动是一种新颖的高速数控机床直线进给系统驱动方式,它将直线电机的定子和动子分别安装在机床床身和工作台上,取消一切机械传动环节,大大提高进给系统的伺服性能,但这种驱动方式对外界干扰非常敏感,机床运行过程中切削力甚至进给系统运动部件质量的变化等均是系统的直接干扰。本文根据直接驱动进给系统的控制模型,分析了系统动态刚度的计算方法和主要影响因素,提出了提高动态性能的方法。根据系统的特点,设计动态质量估计器,实现直接驱动进给系统的动态质量在线估计和补偿。对实际系统的仿真分析表明,本文提出的基于系统动态质量在线估计与补偿方法,能大大提高系统的性能。

关键词：高速机床直接驱动进给系统直线电机高速加工动态特性

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宽带光声光谱技术在甲烷浓度探测中的应用

激光与光电子学进展 2019年第4期56卷 248-252页

作者：查申龙马宏亮查长礼陈家金黄星刘锟占生宝安庆师范大学物理与电气工程学院安徽安庆246133 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

利用宽带光源设计了用于探测甲烷浓度的光声光谱系统,在22Hz最佳调制频率下对甲烷浓度进行了探测,利用Allan方差分析了系统的稳定性,评估了系统的最低探测浓度。研究结果表明,系统对甲烷浓度(体积比)的探测极限能达到1×10-6。利用宽带... 详细信息

利用宽带光源设计了用于探测甲烷浓度的光声光谱系统,在22Hz最佳调制频率下对甲烷浓度进行了探测,利用Allan方差分析了系统的稳定性,评估了系统的最低探测浓度。研究结果表明,系统对甲烷浓度(体积比)的探测极限能达到1×10-6。利用宽带光声光谱系统及基于分布反馈式二极管激光光源和长光程吸收池的直接吸收光谱探测系统同时对甲烷浓度进行探测,得到宽带光声光谱系统对甲烷浓度探测的误差约为8%。

关键词：光谱学浓度探测光声光谱甲烷长程吸收池

以“学科竞赛”为依托的新工科背景下自动化专业人才培养的探索与实践

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教育现代化 2020年第52期 36-38页

作者：陈世军查长礼安庆师范大学电子工程与智能制造学院

本文立足于安庆师范大学电子工程与智能制造学院自动化专业的具体实际情况,以"学科竞赛"为依托,对自动化专业的教学模式,课程体系与教学内容改革,突出行业需求的专业培养以及师资队伍建设等方面进行了探索研究。发现以"学科竞赛"为平台... 详细信息

本文立足于安庆师范大学电子工程与智能制造学院自动化专业的具体实际情况,以"学科竞赛"为依托,对自动化专业的教学模式,课程体系与教学内容改革,突出行业需求的专业培养以及师资队伍建设等方面进行了探索研究。发现以"学科竞赛"为平台的自动化专业人才培养模式的优势,为地方普通院校自动化专业的人才培养提供了一定的借鉴意义。

关键词：自动化专业学科竞赛教学模式改革行业需求

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仿真实验在单片机实验教学改革中的作用

湖北理工学院学报 2013年第3期29卷 66-70页

作者：唐飞查长礼安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆246133

针对单片机实验教学过程中存在的问题,分析了在实验教学中采用Protesus软件进行仿真实验的优势,对传统的单片机实验项目和实验方法进行了改进,并通过仿真实验的实例,介绍了使用Proteus软件进行仿真实验的方法,直观地展示出实验的效果。... 详细信息

针对单片机实验教学过程中存在的问题,分析了在实验教学中采用Protesus软件进行仿真实验的优势,对传统的单片机实验项目和实验方法进行了改进,并通过仿真实验的实例,介绍了使用Proteus软件进行仿真实验的方法,直观地展示出实验的效果。将Proteus软件引入单片机实验教学,使得实验手段更加多样化,实验效果更加直观,实验项目灵活多变,提升了单片机实验的教学效果,缩小了教学实验与工程应用之间的差距。

关键词：单片机实验 proteus软件教学改革

基于有限状态机的STM32系统按键识别方法

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长春工业大学学报 2013年第2期34卷 160-164页

作者：唐飞查长礼安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆246133

在按键识别的程序设计中引入有限状态机,将按键的动作过程划分为多个状态,根据按键动作触发按键状态的迁移,通过状态的转换确定按键动作模式,最终完成按键动作的识别。

关键词：有限状态机嵌入式按键识别迁移

“工业机器人技术”课程思政的教学改革与实践

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安庆师范大学学报（自然科学版） 2023年第1期29卷 117-121页

作者：查长礼查申龙杨羊安庆师范大学电子工程与智能制造学院安徽安庆246133

本文充分挖掘了“工业机器人技术”课程所蕴含的思政元素,提出了将思政元素引入该课程教学的必要性。同时,设计了教学内容与思政元素融合的实施路径,优化了教学考核细则,开展了思政元素切入点、切入方式与方法等教学改革与实践研究,使... 详细信息

本文充分挖掘了“工业机器人技术”课程所蕴含的思政元素,提出了将思政元素引入该课程教学的必要性。同时,设计了教学内容与思政元素融合的实施路径,优化了教学考核细则,开展了思政元素切入点、切入方式与方法等教学改革与实践研究,使学生掌握专业知识的同时,潜移默化地帮助学生树立了正确的人生观和价值观,为其他专业课程与课程思政同向同行提供了有益的探索与实践。

关键词：工业机器人课程思政教学改革价值观

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150T液压冲孔机偏载性能研究及优化设计

井冈山大学学报（自然科学版） 2023年第2期44卷 85-91页

作者：方玉金查长礼安庆师范大学基建与后勤管理处安徽安庆246113 安庆师范大学电子工程与智能制造学院安徽安庆246113

冲压技术是一种具有悠久历史的加工方法,被广泛应用于生产制造中。现有市场液压冲孔机的运动机构一般为平行四边形,然而此类冲孔机在加工过程中,刀具工作会有横向偏移,导致物料加工精度难以保证。基于此问题分别利用Solidworks motion及... 详细信息

冲压技术是一种具有悠久历史的加工方法,被广泛应用于生产制造中。现有市场液压冲孔机的运动机构一般为平行四边形,然而此类冲孔机在加工过程中,刀具工作会有横向偏移,导致物料加工精度难以保证。基于此问题分别利用Solidworks motion及HyperMesh对市场上150 T液压冲孔机进行动力学分析、静力学分析和模态分析,得出液压冲孔机最大应力、X方向最大振幅及Y方向速度曲线等性能参数。在约束条件和保证冲孔机性能的预期设计前提下提出运动机构改进方向,改进后刀架左右振幅摆动减小73.4%,Y方向速度趋于稳定性递增,机构力学性能更加稳定,研究结果可为后续液压冲孔机的优化设计提供理论依据。

关键词：液压冲孔机动力学分析有限元分析优化设计