为了更准确地预测磁悬浮控制力矩陀螺中高速电机工作时的温升, 需要计算电机绕组涡流损耗和对陀螺进行热分析。本文以最大角动量200 N·m·s, 额定转速12 000 r/min的磁悬浮控制力矩陀螺为研究对象, 首先分析了电机绕组涡流产生原理, 采用了一种解析法和有限元法结合的方法, 推导并计算了高速电机绕组涡流损耗。然后, 建立了陀螺三维有限元模型, 在已知陀螺各部件损耗的基础上进行了热分析, 得到了温度仿真分布。最后, 设计了陀螺样机温升实验进行验证。仿真分析得知高速电机定子温度最高, 定子绕组温度为40.3 ℃。温升实验测得电机定子温度为41.6 ℃, 与理论值误差为3.1%。这相比未考虑绕组涡流损耗时的热分析, 精度提高了3.7%。考虑了绕组涡流损耗的热分析预测温升更加准确, 这对于优化磁悬浮控制力矩陀螺的热设计有重要意义。

为了提高光电编码器动态检测技术的稳速精度, 设计了基于永磁无刷直流电机的转台驱动系统。分析了动态检测转台工作时速度波动对编码器角度误差的影响; 结合空间矢量法建立无刷电机三相绕组的力矩合成模型, 使合成力矩在空间内任意位置幅值相同; 最后加入PI控制器, 并利用DSP+CPLD设计了驱动电路, 以保证电机匀速转动, 并可模拟编码器在实际应用中的各种转动方式。实验结果表明: 设计的编码器动态检测转台驱动系统在高、低速转动时都能保持恒定的转矩输出, 系统稳速精度高, 稳态误差小于±1 (°)/s。另外, 转台驱动系统转动稳定, 有效降低了速度波动对编码器误差检测的影响, 满足光电编码器动态检测的要求。

颗粒度分布是反映粉体特性的重要指标,因此,颗粒度分布测量具有重要意义。WQL粒度仪利用离心沉降法根据Stokes定律测量样品的颗粒度分布。该仪器采用电路硬件和程序软件配合控制的方法处理电机转速的调节与稳定,保证了WQL各种性能指标完全满足样品测量的范围和精度。PVC行业中颗粒特性直接影响PVC的使用性能和加工性能,WQL粒度仪在大量实验数据基础上为PVC行业开发了专用软件,受到了用户的欢迎。

为了有效抑制量测噪声特性变化对系统辨识精度的影响以获得准确的无刷直流电机模型, 提出了一种采用自适应卡尔曼滤波算法的无刷直流电机系统辨识方法。通过计算新息理论方差的极大似然最优估计, 并将其引入卡尔曼滤波算法中修正滤波增益来抑制量测噪声特性变化对辨识结果的影响, 使该滤波算法实现对模型参数的准确估计, 提高辨识精度。实验结果表明, 在量测噪声特性变化的情况下, 该算法能够准确跟踪实际量测噪声特性的变化, 参数估计平滑, 相对于目前系统辨识广泛采用的带有遗忘因子的递推最小二乘算法, 输出误差的均方根值减小了73.5%。该算法简单易行, 计算量小, 辨识结果可以很好地描述系统行为, 便于在工程实践中应用。

运用电力电子仿真、机械仿真和控制系统仿真, 充分考虑各个组件的非线性, 通过对各部分的建模分析, 从原理结构上建立适用于无刷直流电机和减速机构模式的导弹舵机系统精确仿真模型, 可以在舵机整个工作频段和舵偏角范围进行精确仿真。通过对仿真数据与实测数据的比较, 仿真曲线和实测曲线基本吻合, 验证了模型的可用性。

为解决反作用飞轮用永磁无刷直流电机的电磁设计问题，提出了一种采用有限元法与磁路法相结合方式进行电机电磁设计的目标设计法。根据飞轮电机有效电磁气隙宽、径长比大的结构特点，推导了电枢尺寸与机械特性、有效电磁气隙、径长比等参数间的关系表达式，得到新的电枢尺寸计算公式；利用磁场逆问题求解策略结合等效气隙磁通密度方法，给出磁钢尺寸的计算模型；最后描述了整个电磁设计过程。与一台最高转速为6 000 r/min、角动量为5 Nms的反作用飞轮驱动电机的对比验证表明，该方法最大设计误差为2.89%，精度较高。该方法不受传统方法取值思想的限制，目标明确，速度快，适用于大的有效电磁气隙，大径长比结构的飞轮电机的电磁设计。