一种直线电机初始相位确定方法技术

一种直线电机初始相位确定方法，该方法将具有三种不同电角度相位且每个相位下方向相反的六个电流依次通入到作为电机动子的线圈阵列中，使动子运动，利用传感器测量每种电流下动子加速度，通过一定算法计算电机初始相位值。本发明专利技术只需要电机动子进行短距运动，利用传感器所测加速度经简单运算即可求解出高精度的初始相位。本发明专利技术构思巧妙、操作方便，能在不增加硬件的前提下，依靠简单算法确定直线电机初始相位。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，该方法将具有三种不同电角度相位且每个相位下方向相反的六个电流依次通入到作为电机动子的线圈阵列中，使动子运动，利用传感器测量每种电流下动子加速度，通过一定算法计算电机初始相位值。本专利技术只需要电机动子进行短距运动，利用传感器所测加速度经简单运算即可求解出高精度的初始相位。本专利技术构思巧妙、操作方便，能在不增加硬件的前提下，依靠简单算法确定直线电机初始相位。【专利说明】
本专利技术涉及，特别涉及一种利用电机动子位移求解定子磁场空间相位的方法。
技术介绍
直线电机具有结构简单、动态响应快、速度和加速度大、精度高、振动和噪声小等一系列优点，成为各类高速、精密机床以及集成电路制造装备的理想传动方式。传统直线电机包括利用柔性铰链、压电堆、丝杆滑动以及气浮运动工作台等方式。随着微纳制造技术的发展，近些年来磁浮直线电机得到迅猛发展，它具有非接触、无摩擦、无磨损等优点，易于实现纳米级的定位精度和获得大行程的运动。这使得直线电机在半导体光刻、精密加工、微型装配、纳米技术和精细运动控制领域有了更为广阔的应用前景。为了提高控制效果，获得良好的动态调速特性，矢量控制技术成为直线电机重要控制手段。在基于矢量控制技术的控制系统中，初始相位确定是影响系统性能的关键之一。如果系统上电时无法精确测定初始相位，系统将无法正确完成直线矢量控制的一系列算法，导致直线电机运动混乱，甚至无法启动。基于此，很多学者展开直线电机初始相位确定方面的研究。在研究论文“永磁同步直线电机矢量控制系统中初始寻相和电角度的测定，微电机,2009，42 (11),1?6”中提出了一种初始相位确定方法,即在直线电机端部安装一个接近开关，并保证在接近开关能检测到的范围内光栅尺有一个Z轴脉冲。将光栅尺的Z轴脉冲和接近开关的输出信号进行逻辑与，用此信号控制计数器的复位。系统上电后直线电机以一定的速度向零点运动，当系统检测到电机端部的Z轴脉冲时，计数器复位信号有效，计数器清零，此时电机所在的位置即为零点。研究论文“H型直线电机工作台控制技术研究，机床与液压，2007，35 (10)，130?132”中提出了一种基于增量式编码器实现双边同步寻相的实现途径。以上研究虽然在一定应用场合中，在一定程度上解决了初始相位高精度确定的问题，但它们或者采用了额外的装置造成机构复杂、成本增加；或者由于使用了精度较低的传感器以及求解算法造成寻相精度较低。
技术实现思路
考虑到以上方案方法存在的缺陷，本专利技术提出一种直线电机的初始相位确定方法:将具有三种不同电角度相位且每个相位下方向相反的六个电流依次通入到电机动子的线圈阵列中，使动子运动，利用传感器测量每种电流下动子的加速度，通过一定算法计算电机初始相位值。该方法不增加任何硬件成本，且操作简单，通用性较强，在直线电机初始相位确定中具有巨大的应用潜力。本专利技术的技术方案如下:，该直线电机包括电机定子和电机动子，其特征在于所述方法包括如下步骤:I)对线圈阵列首先通入幅值和相位为(UO)的电流；2)利用位移传感器作为电机动子控制系统的闭环反馈传感器，使电机动子的位移为电机极距τ的整数倍；3)利用加速度传感器测量电机动子开始运动时刻的加速度an ；4)重复步骤(1)~(3)，分别通入幅值和相位分别为(_Im，O)、(Iffl, π/2)、(-1m, η/2)、(Im,-Ji/2)和(-1m, /2)的电流，分别测得电机动子开始运动时刻的加速度a12、a21、a22、a31和a32,通过这六个加速度利用下列公式:【权利要求】1.，该直线电机包括电机定子(I)和电机动子(5),其特征在于所述方法包括如下步骤: 1)对线圈阵列(4)首先通入幅值和相位为(Im，0)的电流； 2)利用位移传感器(3)作为电机动子(5)控制系统的闭环反馈传感器，使电机动子(5)的位移为电机极距τ的整数倍； 3)利用加速度传感器(10)测量电机动子(5)开始运动时刻的加速度an； 4)重复步骤(1)~(3)，分别通入幅值和相位分别为(-1ffl,O)、(Iffl, π /2)、(-1ffl, π /2)、(Im，-Ji/2)和(_Im，/2)的电流，分别测得电机动子(5)开始运动时刻的加速度a12、a21、a22、a31和a32，通过这六个加速度利用下列公式: 【文档编号】H02P21/14GK103684184SQ201310594864【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日 【专利技术者】胡金春, 朱煜, 高阵雨, 陈龙敏, 尹文生, 成荣, 徐登峰 申请人:清华大学, 北京华卓精科科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直线电机初始相位确定方法，该直线电机包括电机定子（1）和电机动子（5），其特征在于所述方法包括如下步骤：1）对线圈阵列（4）首先通入幅值和相位为(Im,0)的电流；2）利用位移传感器（3）作为电机动子（5）控制系统的闭环反馈传感器，使电机动子（5）的位移为电机极距τ的整数倍；3）利用加速度传感器（10）测量电机动子（5）开始运动时刻的加速度a11；4）重复步骤（1）～（3），分别通入幅值和相位分别为(‑Im,0)、(Im,π/2)、(‑Im,π/2)、(Im,‑π/2)和(‑Im,π/2)的电流，分别测得电机动子（5）开始运动时刻的加速度a12、a21、a22、a31和a32，通过这六个加速度利用下列公式：计算出初始相位其中a1、a2和a3为中间变量；a1=a11‑a12，a2=a21‑a22，a3=a31‑a32。FDA0000419329060000011.jpg,FDA0000419329060000012.jpg

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡金春，朱煜，高阵雨，陈龙敏，尹文生，成荣，徐登峰，
申请(专利权)人：清华大学， 北京华卓精科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11