导读:本文包含了球形电动机论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:永磁,球形,电动机,自由度,转子,偶极子,位置。
球形电动机论文文献综述
吴凤英,魏章波,席金强[1]（2019）在《基于光电编码器的永磁球形电动机转子方位测量系统》一文中研究指出设计了基于光电编码器的叁自由度永磁球形电动机转子方位测量系统。介绍了永磁球形电动机的结构和球体方位描述方法。通过分析微分运动,推导出测量系统的误差矩阵,并对系统性能进行了分析。系统中,光电编码器的输出脉冲经硬件电路倍频、鉴相、可逆计数和存储后,由单片机进行计算,测得的转子方位由液晶显示器(LCD)实时显示并经串口发送到电机闭环控制系统中。实验验证表明:设计的测量系统的有效性。(本文来源于《传感器与微系统》期刊2019年05期）
陆寅[2]（2019）在《永磁球形电动机转子位置检测及其驱动控制研究》一文中研究指出球形电动机可以以单台电机实现多自由度运转而受到越来越多的研究者的重视。本文研究了一款叁自由度永磁球形电动机,对其机械结构及叁自由度的运动性能进行了介绍。对永磁球形电动机的磁场、转矩、运动奇点情况进行了分析,给出了永磁球形电动机转子运动的描述方法,并推导出了永磁球电动机的动力学模型。对该球形电动机的转子位置检测问题进行了研究,提出了基于光学特征点识别的永磁球形电动机转子位置检测方法并进行了实验验证。对永磁球形电动机进行了逆运动学求解,确定了永磁球形电动机定子线圈通电方法,设计了永磁球电动机驱动电路,并进行了仿真和实验研究。相关的研究成果可为同类电机的研究提供参考和借鉴。本文的主要具体工作包括以下几个方面:1、介绍了永磁球形电动机的结构,对其定、转子的构成进行了详细介绍;定义了定子静坐标系与转子动坐标系,以帮助描述球形电动机的转动,并分析了永磁球形电动机的叁自由度运动性能。借助ANSOFT软件对永磁球形电动机的磁场进行了有限元分析,运用虚位移法求导出了单只通电线圈与单只永磁体相互作用产生的电磁力矩,并在此基础上,运用迭加定理得出永磁球形电动机的定、转子角度转矩方程;分析了永磁球形电动机的运动奇点情况,证明所研究的永磁球形电动机远离运动奇点。2、使用欧拉角、四元数的方法描述永磁球形电动机转子的运动,并对两种方法的原理进行介绍,给出了两种方法的表达式;并在拉格朗日方程的基础上结合欧拉角推导出了永磁球形电动机的动力学模型;四元数的方法可用于永磁球形电动机位置检测对比实验中的MEMS传感器中位置信息的理论推导。3、提出了基于光学特征点识别的永磁球形电动机转子位置检测方法;分析了基于针孔模型的摄像机成像模型,给出了光学特征点生成模块的构成,运用图像处理方法,对摄像机所得图像中的光学特征点进行中心坐标提取与识别。通过张氏标定法可获得摄像机的内部参数矩阵;通过高速摄像机、球形电动机及安装于其输出轴上的光学特征点生成模块的安装位置关系可得到摄像机的外部参数矩阵。给出了获得摄像机内部参数及外部参数后,通过摄像机拍摄的图像获取光学特征点在世界坐标系中的实际位置,并进一步地计算出球形电动机转子位置的方法。最后通过球形电动机的中心点自转运动、偏转运动、轴向俯仰运动叁种基本运动进行转子位置检测实验研究,实验结果表明该检测方法可准确地检测出球形电动机的转子位置信息,并对转子位置检测结果按俯仰角、偏航角及自转角叁个角度进行定量分析与误差计算。4、对永磁球形电动机进行了逆运动学求解,并在求解出叁个角度的基础上,结合永磁球电动机转子的当前位置与期望位置及定、转子角度转矩方程,确定通电的定子线圈并计算出通电电流的大小和方向;给出了永磁球形电动机中心点自转运动、轴向俯仰运动及偏转运动的通电方法,并对通电过程中能够产生的电磁转矩进行了仿真分析;设计了一套由24只恒流驱动模块电路构成的永磁球形电动机驱动电路,每只恒流驱动模块电路最大可输出5A的恒定电流,且电流方向可调,通过485总线发送控制指令至所有的恒流驱动模块电路,可实现永磁球形电动机定子线圈的驱动控制;对永磁球形电动机的中心点自转运动、轴向俯仰运动及偏转运动进行了实验研究,实验结果验证了通电方法和驱动电路的有效性。(本文来源于《安徽大学》期刊2019-05-01）
李雪逸,王群京,钱喆,李国丽,过希文[3]（2019）在《一种球形电动机转子叁自由度位置检测方法研究》一文中研究指出研究了一种永磁球形电动机转子位置检测方法,通过结合多组叁维霍尔传感器及永磁体进行球形转子空间位移和角位移的叁自由度位置检测,改进了测量球形电动机转子位置的方法,给出了具体的求解方法。对检测过程中来自系统内外的线圈和永磁体产生的误差因素依次进行了理论研究和仿真分析。仿真和实验结果证明,该方法能对球形电动机转子叁自由度位置进行有效检测,为叁自由度球形电动机位置检测提供了新的思路。(本文来源于《微特电机》期刊2019年02期）
魏章波[4]（2019）在《基于图像测量的永磁球形电动机转子方位检测》一文中研究指出永磁球形电动机是一种新型的多维电动机,可以完成叁维空间运动,具有广泛的应用前景。其中,球形电动机的转子方位检测是其闭环控制系统的主要组成部分,是电机控制系统中的关键技术之一。本文在分析球形电动机转子方位检测方法现状的基础上,针对一种永磁球形电动机进行了相关研究。本文首先介绍了永磁球形电动机样机的机械结构和运行原理,通过分析描述刚体空间方位的参数特点,选择参数较少的欧拉角表示法作为描述永磁球形电动机球形转子方位的基本物理参数。对于滑轨支撑框架叁自由度运动的分析,得出球形电动机正、逆向运动学模型,为球形电动机转子方位检测的相关研究提供了重要的理论基础。其次,本文提出一种基于单目视觉的二自由度球形电机转子方位测量方法。通过球形电机的机械结构确定视觉测量装置的构成,在电机球形转子表面与输出轴固联位置喷涂圆形标记,通过相机和照明光源相组合的形式对球形转子实时拍照,分析相机获取的图像后得到具有转子方位信息的特征点的坐标,由几何关系计算出特征点在实际空间中所对应的转子方位。分析了该方法的静态性能,其中包括分辨率、测量范围、单帧图像处理时间,并重点对误差做了具体讨论,为下一步的系统设计提供了参考。最后,对单目视觉图像测量方法的正确性和可行性进行实验研究。根据单目视觉测量方法理论依据依次进行实验分析及设计,通过MATLAB图像处理算法得到球形转子二自由度方位角。验证实验由叁个光电编码器组合测量永磁球形电动机转子方位。该系统采用硬件电路对安装在滑轨支撑框架上的叁个光电编码器输出脉冲进行倍频、鉴相、计数和传输,通过低功耗的STC12C5A60S2型单片机计算方位角,由LCD12864显示出表示空间方位的ZYX型欧拉角,有效简化了测量方法。实验结果表明了该测量方法的可行性。(本文来源于《天津理工大学》期刊2019-02-01）
席金强[5]（2019）在《叁自由度永磁球形电动机静态转矩特性研究》一文中研究指出叁自由度永磁球形电动机是一种拥有球形结构、运行机理新颖、集成度高、能进行多维度运动的机电能量转换装置,有着极为广泛的应用前景。但目前还处在理论探索及实验阶段,静态转矩特性、电流求解等很多问题亟待解决。本文的具体研究内容如下:首先,给出所研究的永磁球形电动机结构及工作原理,针对定子不同坐标位置时的电磁力及静态转矩特性,利用矢量磁位法建立了永磁球形电动机静态转矩叁维有限元仿真模型,分析了单个定子绕组在转子球面各个位置下的电磁力及静态转矩分布形式,研究了定子结构参数对转矩的影响。对单定子线圈施加以线性电流得出了静态转矩随电流变化的关系。其次,为了获得理想转矩模型,采用MATLAB多项式拟合算法及分段式拟合方法对仿真得到的单个定子线圈静态转矩数据进行拟合,得到了单定子线圈在电流值为1A时的连续静态转矩多项式公式。通过欧拉角变换矩阵建立了转子运动的球坐标系与定子固定的球坐标系间的相互换算算法。在拟合得到的单定子线圈连续静态转矩多项式公式基础上建立了针对多个定子线圈的转矩模型及电流求解算法。最后,基于本课题已有永磁球形电动机样机及设备,以金属片式压力传感器系统作为主测量设备,搭建了永磁球形电动机系统实验平台。实验采集了转子在绕z轴方向所受电磁力F_z的数据,实现了对仿真数据的验证。实验表明本文采用叁维有限元分析软件建立的永磁球形电动机仿真模型,能够准确有效的模拟该永磁球形电动机的各项电磁力及静态转矩特性。(本文来源于《天津理工大学》期刊2019-02-01）
李睿[6]（2018）在《基于不同最优目标的永磁球形电动机轨迹规划》一文中研究指出永磁球形电动机作为传动执行机构完成叁自由度空间运动,可以大大简化传动机构、优化传动系统的动态静态性能,应用前景十分广阔。但是永磁球形电动机仍处于探索阶段,在控制器研发、控制理论方面虽取得一定的进展,但与实际应用还相差甚远,仍需要做进一步的研究。本文首先对叁自由度永磁球形电动机运行原理进行了分析,建立了电动机单刚体及带有滑轨支架系统的刚体系正向逆向运动学模型,推导了叁自由度永磁球形电动机速度变换的雅可比矩阵。然后根据动量矩定理建立了电动机的转子动力学方程,并化为拉格朗日方程标准形式。为叁自由度永磁球形电动机轨迹规划以及轨迹跟踪控制等后续研究提供了重要的理论基础。其次,本文分别采用多种样条函数对球形电动机轨迹规划。首先以时间最小为优化目标,分别使用S曲线、指数曲线、叁角函数曲线、叁次样条、B样条、非均匀有理B样条(NURBS)等方法对叁自由度永磁球形电动机进行连续轨迹规划。将运动轨迹表示为一系列关键点,将关键点两两之间通过以上六种规划方法连结,以角速度作为约束条件,在运动过程的加速段和减速段分别取各种角速度曲线中的最大值拼接可以得到一条综合的角速度曲线,求解了最优解,最后进行了验证分析。最后,本文提出的一种永磁球形电动机多目标轨迹规划的方法。该方法以时间和冲击两个性能指标为优化目标函数,为了使球形电动机运动学约束更加直观,可采用了非均匀有理B样条方法,使其约束条件转化为更加直观的顶点约束,考虑速度、加速度和冲击的运动学约束,保证加速度连续且启停速度、加速度和加加速度可设定。采用序列二次规划法求解最优运动的时间节点,进而规划出满足约束条件和性能指标的轨迹,最后进行了仿真验证。(本文来源于《天津理工大学》期刊2018-02-01）
张登权[7]（2018）在《基于FPGA的叁自由度永磁球形电动机电流控制器研究》一文中研究指出叁自由度永磁球形电动机因优越的叁维特性,较高的机械集成度,具有体积小,精度高等优点,具有广泛的应用前景。但永磁球形电动机运动控制复杂,其中定子线圈数量多,线圈电流难闭环控制,各个线圈电流控制难并行等问题较为突出。本论文首先针对所采用的叁自由度永磁球形电动机模型的定子和转子结构以及其运行原理进行详细介绍。其次,利用球形电动机模型确定其磁场分布即确定的特性,利用麦克斯韦张量法可对球形电动机转矩进行求解进而得到球形电动机电磁转矩模型。由于电动机运行能量来源于定子线圈,定子电流决定电机转矩存在对应关系,利用转矩模型可反解除球形电机定子线圈电流,因此对球形电动机的控制及对各个定子线圈的电流控制。最后,分析了球形电动机的线圈的结构,突出球形电动机需同时对多个定子线圈电流实现并行闭环的精确控制的要求,提出球形电动机电流控制模型即定子线圈电流控制模型。针对所提出的定子线圈电流控制模型,本文根据电流控制实时性要求高的特点,确定对线圈电流采用PI控制算法对各线圈给定电流进行闭环控制。由于本论文中球形电动机模型采用桥式驱动电路,因此确定PI电流控制结果生成对应PWM波形控制桥式驱动电路开断的控制方案。结合球形电机电流控制方案,本文利用MATLAB中的simulink模块建立仿真模型,对方案进行检测。本文所采用球形电动机模型包含12组并行控制的定子线圈,因此首先针对对单个线圈的电流控制方案进行仿真,验证该方案能对单个线圈实时闭环控制性;其次建立包含12组定子线圈的球形电动机电流控制仿真模型,验证该方案能对各线圈进行并行控制,对每个线圈均能实现独立闭环控制。由定子线圈电流控制模型中多线圈电流并行控制方案,本文利用FPGA可并行控制等优点制定了制定了以FPGA为电流控制系统的核心处理器的设计方案。该FPGA系统中包含12个并行的线圈电流控制模块,其中每个线圈电流控制模块包含电流PI控制模块、换向控制模块、PWM生成模块。本文利用硬件编程语言Verilog语言作为设计输入方案,然后利用Quartus II软件对程序进行仿真,检验仿真结果。将仿真无误的文件转换成硬件逻辑文件下载到FPGA硬件中,完成球形电动机电流控制器设计,调试试验。最后,利用示波器、逻辑分析仪等工具对电流控制系统进行测试,证实该球形电动机电流控制器能够对多个并行定子线圈电流实现精确闭环控制。(本文来源于《天津理工大学》期刊2018-02-01）
李洪凤,李天梦,韩冰[8]（2018）在《永磁球形电动机空芯定子线圈磁场的解析分析》一文中研究指出永磁球形电机定子线圈呈空芯圆柱形结构,由多匝导线缠绕在柱状铝芯上,离散分布在定子球壳内壁不同经、纬度线交叉点处.针对采用集中绕制方式的定子线圈的结构特点,基于毕奥-萨伐尔定律,并考虑球形电机定子线圈在定子坐标系中的位置关系对问题分析复杂性的影响,首先推导得到了任意位置单匝线圈在空间任意点处的磁场分布,并与现有文献进行了比较验证.其次将单匝线圈推广到多层多匝线圈,求解得到了任意位置多层多匝定子线圈在空间任意点处的磁场分布解析表达式.最后就定子线圈在不同路径上的磁场分布情况,与有限元法所得结果进行了比较,证明了该解析表达式的有效性.(本文来源于《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》期刊2018年01期）
李雪逸,钱喆,王群京,李国丽,过希文[9]（2017）在《基于多传感器的永磁球形电动机转子两自由度位置检测研究》一文中研究指出设计了一种应用于球形电动机的新型位置检测系统,该系统可以更加准确地控制球形电动机。同时进一步改进了测量与检测球形电动机转子位置的算法,并进行了仿真验证。(本文来源于《日用电器》期刊2017年S1期）
翟献超[10]（2017）在《叁自由度永磁球形电动机的轨迹规划》一文中研究指出叁自由度永磁球形电动机是一种结构新颖、高度集成化的多自由度运动的机电能量转换装置,具有广泛的应用前景。但目前仍处于理论研究及实验阶段,轨迹规划、运动控制等很多问题亟待解决。本文首先采用旋量理论对叁自由度永磁球形电动机运动学和动力学特性进行了分析。采用运动螺旋理论和POE指数积法综合分析了叁自由度永磁球形电动机的运动学特点,并求解出了其运动学正解、逆解,得到叁自由度永磁球形电动机速度变换的雅可比矩阵。利用凯恩方程和旋量理论求取了叁自由度永磁球形电动机运动所需的驱动力矩,建立了叁自由度永磁球形电动机动力学模型。其次,采用多种数学方法对叁自由度永磁球形电动机的轨迹规划问题展开了深入的研究,对相同的运动路径分别采用S曲线加减速法、叁次样条法、B样条法对叁自由度永磁球形电动机轨迹规划进行了探讨并进行了仿真实验。对相同运动路径使用不同的轨迹规划方法得到的运动轨迹进行了分析研究,比较了各种方法的性能差异。最后,提出一种改善永磁球形电动机运动性能的最小冲击的轨迹规划方法,该方法以冲击平方积分的最小值作为平滑性能指标,采用遗传算法对最小冲击性能指标和相对应的时间节点向量全局寻优,规划出最小冲击轨迹。通过仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。(本文来源于《天津理工大学》期刊2017-02-01）
球形电动机论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
球形电动机可以以单台电机实现多自由度运转而受到越来越多的研究者的重视。本文研究了一款叁自由度永磁球形电动机,对其机械结构及叁自由度的运动性能进行了介绍。对永磁球形电动机的磁场、转矩、运动奇点情况进行了分析,给出了永磁球形电动机转子运动的描述方法,并推导出了永磁球电动机的动力学模型。对该球形电动机的转子位置检测问题进行了研究,提出了基于光学特征点识别的永磁球形电动机转子位置检测方法并进行了实验验证。对永磁球形电动机进行了逆运动学求解,确定了永磁球形电动机定子线圈通电方法,设计了永磁球电动机驱动电路,并进行了仿真和实验研究。相关的研究成果可为同类电机的研究提供参考和借鉴。本文的主要具体工作包括以下几个方面:1、介绍了永磁球形电动机的结构,对其定、转子的构成进行了详细介绍;定义了定子静坐标系与转子动坐标系,以帮助描述球形电动机的转动,并分析了永磁球形电动机的叁自由度运动性能。借助ANSOFT软件对永磁球形电动机的磁场进行了有限元分析,运用虚位移法求导出了单只通电线圈与单只永磁体相互作用产生的电磁力矩,并在此基础上,运用迭加定理得出永磁球形电动机的定、转子角度转矩方程;分析了永磁球形电动机的运动奇点情况,证明所研究的永磁球形电动机远离运动奇点。2、使用欧拉角、四元数的方法描述永磁球形电动机转子的运动,并对两种方法的原理进行介绍,给出了两种方法的表达式;并在拉格朗日方程的基础上结合欧拉角推导出了永磁球形电动机的动力学模型;四元数的方法可用于永磁球形电动机位置检测对比实验中的MEMS传感器中位置信息的理论推导。3、提出了基于光学特征点识别的永磁球形电动机转子位置检测方法;分析了基于针孔模型的摄像机成像模型,给出了光学特征点生成模块的构成,运用图像处理方法,对摄像机所得图像中的光学特征点进行中心坐标提取与识别。通过张氏标定法可获得摄像机的内部参数矩阵;通过高速摄像机、球形电动机及安装于其输出轴上的光学特征点生成模块的安装位置关系可得到摄像机的外部参数矩阵。给出了获得摄像机内部参数及外部参数后,通过摄像机拍摄的图像获取光学特征点在世界坐标系中的实际位置,并进一步地计算出球形电动机转子位置的方法。最后通过球形电动机的中心点自转运动、偏转运动、轴向俯仰运动叁种基本运动进行转子位置检测实验研究,实验结果表明该检测方法可准确地检测出球形电动机的转子位置信息,并对转子位置检测结果按俯仰角、偏航角及自转角叁个角度进行定量分析与误差计算。4、对永磁球形电动机进行了逆运动学求解,并在求解出叁个角度的基础上,结合永磁球电动机转子的当前位置与期望位置及定、转子角度转矩方程,确定通电的定子线圈并计算出通电电流的大小和方向;给出了永磁球形电动机中心点自转运动、轴向俯仰运动及偏转运动的通电方法,并对通电过程中能够产生的电磁转矩进行了仿真分析;设计了一套由24只恒流驱动模块电路构成的永磁球形电动机驱动电路,每只恒流驱动模块电路最大可输出5A的恒定电流,且电流方向可调,通过485总线发送控制指令至所有的恒流驱动模块电路,可实现永磁球形电动机定子线圈的驱动控制;对永磁球形电动机的中心点自转运动、轴向俯仰运动及偏转运动进行了实验研究,实验结果验证了通电方法和驱动电路的有效性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
球形电动机论文参考文献
[1].吴凤英,魏章波,席金强.基于光电编码器的永磁球形电动机转子方位测量系统[J].传感器与微系统.2019
[2].陆寅.永磁球形电动机转子位置检测及其驱动控制研究[D].安徽大学.2019
[3].李雪逸,王群京,钱喆,李国丽,过希文.一种球形电动机转子叁自由度位置检测方法研究[J].微特电机.2019
[4].魏章波.基于图像测量的永磁球形电动机转子方位检测[D].天津理工大学.2019
[5].席金强.叁自由度永磁球形电动机静态转矩特性研究[D].天津理工大学.2019
[6].李睿.基于不同最优目标的永磁球形电动机轨迹规划[D].天津理工大学.2018
[7].张登权.基于FPGA的叁自由度永磁球形电动机电流控制器研究[D].天津理工大学.2018
[8].李洪凤,李天梦,韩冰.永磁球形电动机空芯定子线圈磁场的解析分析[J].天津大学学报(自然科学与工程技术版).2018
[9].李雪逸,钱喆,王群京,李国丽,过希文.基于多传感器的永磁球形电动机转子两自由度位置检测研究[J].日用电器.2017
[10].翟献超.叁自由度永磁球形电动机的轨迹规划[D].天津理工大学.2017
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