一种高速直线电机定位测速实时仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高速直线电机定位测速实时仿真方法及系统，旨在解决高速直线电机定位测速系统建模以及定位测速方法验证的问题。所述方法包括：动子光栅尺、激光阵列实时仿真建模方法，以及动子位置和速度仿真计算方法。所述系统包括：一种电子设备、多个激光器、接收装置和控制器。一种电子设备根据给定的动子位置曲线，结合动子光栅尺模型、激光器阵列模型生成脉冲信号，触发不同激光器产生激光脉冲信号，接收装置通过接收器检测激光器脉冲信号并对动子的位置和速度进行实时仿真计算，控制器将给定的动子位置和速度曲线与仿真测量的位置和速度曲线进行对比。该系统能够真实还原高速直线电机的动子位置与速度运行过程，为高速直线电机定位测速系统的设计和算法的验证提供平台。供平台。供平台。

【技术实现步骤摘要】
一种高速直线电机定位测速实时仿真方法及系统


[0001]本专利技术涉及定位测速仿真领域，具体涉及一种高速直线电机定位测速实时仿真方法及系统。

技术介绍

[0002]大型电磁发射高速直线电机是利用电机产生的电磁力，按照预定的运行速度，在有限的行程和较短的时间范围内迅速完成加速度、匀速和制动全部过程的新型设备。系统在运行过程中需要精确控制动子速度以获得运动体气动特性的精确数据。直线感应电机可以看作是一个伺服系统，采用动子速度进行闭环控制，为实现稳定的推力，在系统运行过程中需要高精度、高实时性的动子速度，同时由于定子由多个定子段构成，为降低变流器的功率容量，需要通过切换开关对定子进行分段供电，因此需要动子的实时位置信息。
[0003]现有的高速直线驱动定位测速技术主要有激光和电涡流式测速系统。测速算法主要有T法、M法、M/T法、跟踪微分器法、卡尔曼滤波算法以及最小二乘法等。中国专利CN201810464869“用于高速直线电机的组合测速系统”公开了一种用于高速直线电机的组合测速系统和方法。但该系统通过两套接收器测量动子的速度和位置，通过测速方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速直线电机定位测速实时仿真方法，应用于高速直线电机定位测速实时仿真系统，所述仿真系统包括激光器阵列以及接收装置，其特征在于，该仿真方法包括：步骤S1，根据动子光栅尺、激光阵列器实时仿真建模，生成各激光器的驱动信号脉冲，触发各激光器产生光脉冲信号；步骤S2，计算接收装置中各激光接收器的绝对位置以及动子位置；步骤S3，计算动子速度；其中所述步骤S1包括：步骤S10，确定动子板的光栅尺总长度L，光栅孔宽度w1，光栅孔间距w2，激光器阵列的间距x；步骤S11，确定所述激光器阵列中每个激光器的绝对位置，所述仿真系统共包括i个激光器，其中i为正整数，所述i个激光器分别为第一激光器，第二激光器，
……
，第i激光器；所述第一激光器的绝对位置l1为0，即l1＝0，所述第二激光器位置l2为x，即l2＝x，所述第三激光器的绝对位置2*x，即l3＝2*x，以此类推，第i激光器的绝对位置为(i
‑
1)*x，即l
i
＝(i
‑
1)*x；步骤S12，确定单个接收装置中激光接收器的数量，以及单个接收装置能够测量的区域距离长度，如果单个接收装置中激光接收器的数量为n，则单个接收装置能够测量的区域距离长度y为y＝n*x，其中，激光接收器的数量n与激光器的数量相等，即i＝n；步骤S13，给定动子位置s，对所述给定的动子位置s以所述的单个接收装置能够测量的区域距离长度y求余，得到第一余数部分z，即z＝s％y；步骤S14，然后对所述的第一余数部分z以所述的光栅孔间距w2进行求余，得到第二余数部分a，即a＝z％w2；步骤S15，根据上述第一余数部分z、第二余数部分a生成各所述激光器的驱动信号脉冲。2.根据权利要求1所述的一种高速直线电机定位测速实时仿真方法，其特征在于，所述步骤S15包括：当所述第一余数部分z>l1且z≤(l1+L)同时所述第二余数部分a≤w1时，所述第一激光器的驱动信号电平为高，当所述的第一余数部分z>l1且z≤(l1+L)且所述第二余数部分a>w1，所述第一激光器的驱动信号电平为低，当第一余数部分z≤l1或z>(l1+L)时，所述第一激光器的驱动信号电平一直保持低或者高；当所述第一余数部分z>l2且z≤(l2+L)同时所述第二余数部分a≤w1时，所述第二激光器的驱动信号电平为高，当所述的第一余数部分z>l2且z≤(l2+L)且所述第二余数部分a>w1，所述第二激光器的驱动信号电平为低，当第一余数部分z≤l2或z>(l2+L)时，所述第二激光器的驱动信号电平一直保持低或者高；以此类推，当所述第一余数部分z>l
i
且z≤(l
i
+L)同时所述第二余数部分a≤w1时，所述第i激光器的驱动信号电平为高，当所述的第一余数部分z>l
i
且z≤(l
i
+L)且所述第二余数部分a>w1，所述第i激光器的驱动信号电平为低，当第一余数部分z≤l
i
或z>(l
i
+L)时，所述第i激光器的驱动信号电平一直保持低或者高；即可生成各所述激光器的驱动信号脉冲。3.根据权利要求1所述的一种高速直线电机定位测速实时仿真方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S20，确定所述各激光器对应的所述激光接收器，所述第一激光器对应的所述激光接收器为第一激光接收器，所述第二激光器对应的所述激光接收器的第二激光接收器，所述第三激光器对应的所述激光接收器为第三激光接收器，以此类推，直到第n激光接收器；步骤S21，使用所述接收装置接收光脉冲信号，同时将光脉冲信号转换为电脉冲信号，然后检测电脉冲信号的上升沿，根据最后一个激光器上升沿的数量确定各激光接收器的绝对位置，并计算动子的实时位置：p＝m
i
×
w2+Y
i
；其中p表示动子板的位置，m
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：范满义，史黎明，李耀华，徐飞，李子欣，张明远，周世炯，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：