本文選題：永磁同步直線電機 + 推力波動　； 參考：《安徽大學》2017年碩士論文

【摘要】：本文以應用于微秒激光雕刻機中的永磁同步直線電機作為研究對象,針對其存在的多目標優(yōu)化設計問題,從電機本體結構出發(fā),提出一種Taguchi模糊推理優(yōu)化方法,實現(xiàn)了電機的多目標優(yōu)化設計,提高了電機的運行性能。雙次級空心式永磁同步直線電機(PMSLM)因其直驅方式、結構簡單、不受齒槽效應和鐵芯開斷的特點,具有推力體積比較大、響應時間較短、運行損耗較低等優(yōu)點,可以兼顧大行程高速運動及微納米級的動態(tài)精度,在高精密高速數(shù)控加工領域具有廣闊的應用前景。然而PMSLM也有其自身的缺點,因為空間諧波和推力波動等問題的存在,易引起PMSLM的振動和噪音,降低動子的定位精度,嚴重影響其運行性能,易在加工過程中增加工件的劃痕和粗糙度,需要從電機的本體結構出發(fā),進行結構參數(shù)的優(yōu)化設計,確定—組最優(yōu)的電機結構參數(shù)組合,在保持平均推力基本不變的情況下,同時降低其推力波動和諧波含量,以提高電機的運行性能,提高產(chǎn)品的精加工品質。PMSLM的優(yōu)化設計方法可以總結歸納為以下幾類:一種是基于等效磁化電流、等效磁化強度等方法,在理想的假設條件下,對電機的電磁機理進行解析分析,推導出結構參數(shù)與運行性能之間的解析表達式,進而應用智能算法進行迭代尋優(yōu),根據(jù)優(yōu)化結果反解出最優(yōu)的結構參數(shù)組合,此類方法由于假設條件過多、智能算法自身局部最優(yōu)的限制,使得結果精確度大大降低;一種是有限元電磁分析方法(FEA),通過計算機內(nèi)ANSYS或ANSOFT等有限元軟件的輔助,經(jīng)過數(shù)百組甚至千組模型的建立和運行計算,挑選出一組最佳的參數(shù),有限元方法雖然計算精確度高,但是計算效率低,耗時巨大,無法滿足多目標多參數(shù)優(yōu)化設計中的數(shù)據(jù)量較大的要求;另一種是在FEA的基礎上進行改進,通過實驗設計手段,以最小的實驗次數(shù)獲得最優(yōu)的實驗結果,例如Taguchi穩(wěn)健性優(yōu)化方法,但是該方法更適用于單目標優(yōu)化,隨著優(yōu)化目標數(shù)量的不斷增加,多個目標之間的沖突和制約情況更加明顯,導致最后優(yōu)化結果的精確度降低。以上方法,應用于PMSLM的多目標優(yōu)化設計當中,仍然存在著一定的問題。本文主要工作有:1、根據(jù)微秒激光雕刻機的性能要求,設計了一種雙次級無鐵芯永磁同步直線電機,在設計的基礎上,通過等效磁化強法,對PMSLM的各項運行性能指標進行了詳細的解析化分析,確定影響PMSLM運行性能的主要結構參數(shù);2、根據(jù)主要結構參數(shù)的空間取值范圍,建立電機有限元模型,驗證有限元計算的正確性和應用于電機優(yōu)化時的缺點;3、引入Taguchi方法,通過正交實驗設計,達到了以最小有限元計算次數(shù)獲得最優(yōu)化實驗的結果,使得計算效率提高了98.43%,分析了該方法更適用于PMSLM本體結構的單目標優(yōu)化設計,無法滿足PMSLM多目標優(yōu)化設計要求的原因;4、詳細對比了以上方法的優(yōu)缺點,引入模糊推理方法,對傳統(tǒng)Taguchi方法進行改進,引入Mandami模糊推理機和高斯隸屬度函數(shù)進行模糊化,采用重心法進行解模糊,得到了一個電機的"多性能參數(shù)指標",將電機的兩個性能參數(shù)轉化為一個性能參數(shù),成功地解決了多個目標之間的制約性以及沖突性問題,實現(xiàn)了PMSLM的多目標優(yōu)化設計。通過仿真實驗結果和樣機實驗結果的對比分析,驗證了該方法的有效性和先進性,為PMSLM的逆向精細化多目標優(yōu)化設計提供了一種新的方法。
[Abstract]:This paper presents a method for optimizing the motor ' s multi - objective optimization design by using the permanent magnet synchronous linear motor used in the microsecond laser carving machine as the research object , and proposes a method for optimizing the multi - objective optimization of the motor . This paper presents a new method to optimize the performance of PMSLM . By using the method of gravity center , the paper designs a double - secondary coreless permanent magnet synchronous linear motor , which can not meet the requirement of PMSLM .

【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP18

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本文編號：1772209