针对转速反馈电机控制系统中实际转速与期望转速存在偏差无法绝对消除,造成电机转过的角度误差会随时间累积的问题,提出了一种相位/转速混合控制结构。在转速环路基础上增加了相位环路,通过外部输入一个频率稳定的参考方波信号,由混合环路控制电机转速,达到期望值。同时控制电机转过的角度时刻,跟踪参考方波信号的相位,与其保持同步锁定,从而保证电机转过的角度误差不再随时间累积。具体分析了混合控制结构的设计原理,并通过搭建工程实物电机系统进行验证。在参考方波信号频率为100 Hz的情况下,系统达到的技术指标为：稳定时间≤2 s,稳态时转速精度为6 000±10 r/m,相位差≤±50 μs。

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。

为了实现对无刷直流电机的精确控制, 设计了一种以高性能的数字信号处理器TMS320F28335为核心的调速控制系统。重点设计了系统的硬件部分, 对软件也做了相应的介绍并绘制了的流程图。该系统结构简单, 能有效的实现对无刷直流电机的调速控制。

针对一种小型无刷直流电机进行驱动电路设计, 首先分析无刷直流电机的工作原理, 其次论述基于DSP的无刷直流电机PWM调控相关器件的参数确认, 研制了驱动控制电路。通过对电路的调压、调频测试, 结果验证了所制作的驱动电路的电压、调频控制方案有效性和可行性。

综合考虑现有无刷直流力矩电机波动力矩动静态测量方法的不足， 提出了一种精确测量力矩电机波动力矩的方法。分析了力矩电机波动力矩经典测量方法的误差来源，根据力矩电机分体式的结构特点和可以长期堵转的性能特点,提出了采用电机定子相对转子旋转测量波动力矩的方法。在力矩电机转子堵转的状态下，通过外力旋转定子，测量电机堵转力矩的波动值，从而有效减少测量过程中惯性力矩和摩擦力矩引入的误差。根据提出的测量方法搭建了一套波动力矩测量装置，使用蜗轮蜗杆机构实现了定转子的相对旋转，并对测量装置进行了校准实验。实验结果表明，对于量程为0~1 Nm的装置，其测量准确度可达0.3%，线性度为0.1%，基本满足无刷直流力矩电机对波动力矩测量的精度要求。

常规的姿控飞轮驱动电机的设计只能基于经验通过重复计算得到设计参数, 且无法得到最优参数。本文以磁路法和有限元法(FEM)为基础, 提出以驱动电机的有效径长比为核心的姿控飞轮驱动电机的设计方法。设计磁路时, 首先基于电机的等效电路建立径长比与表征电机性能的参数之间的计算模型, 然后采用拉普拉斯方程的有限元法计算气隙磁通密度和电感用于精确分析电机性能。采用该方法设计了一台5 Nms轮毂驱动型飞轮电机, 仿真分析了电磁转矩脉动和机械特性曲线。 结果显示其调节特性的理论计算值与试验值一致, 电磁结构的最大设计误差为2.9%。该方法适用于姿控飞轮驱动电机的设计, 且具有准确、简洁和快速的特点。

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。