一、項目概述

1.1 引言

電機是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動力設(shè)備，電機的品種很多，作用也相當廣泛。直線開關(guān)磁阻電機時一種新型的牽引電機。其主要有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制作成本不高。工作穩(wěn)定且能夠在惡劣的環(huán)境下長時間正常工作，比如高溫環(huán)境，開關(guān)磁阻電機有較好的散熱性能，可以在高溫下正常工作。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)磁阻電機控制將會變得更加容易并且控制效果更好。這種電機啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，調(diào)速范圍廣。直線開關(guān)磁阻電機除了具有以上優(yōu)點以外，在一些需要做直線運動的場合，它顯示出了強大的優(yōu)越性：再也不需要像傳統(tǒng)的做直線運動的裝置那樣，通過絲桿等傳動裝置將旋轉(zhuǎn)的運動轉(zhuǎn)化為直線運動。這樣再一次的將中間環(huán)節(jié)給節(jié)省下來了，不僅降低了設(shè)備的成本，而且能量利用率也得到了提高。開關(guān)磁阻電機控制精度高，在高精度加工領(lǐng)域和大功率傳輸方面有廣泛的應(yīng)用前景。

1.2 項目背景/選題動機

現(xiàn)在有很多高精度加工平臺需要直線運動的牽引機構(gòu)，而目前的加工平臺大部分都是利用旋轉(zhuǎn)電機做牽引，再通過機械傳動裝置將運動形式轉(zhuǎn)化為直線運動加以利用。這樣不僅設(shè)備成本會很高，而且效率也不高。而直線開關(guān)磁阻電機本身的運動形式就是直線的，如果運用到這些設(shè)備上的話就會大大降低設(shè)備成本且效率也將會得到提高。

二、需求分析

本次設(shè)計大體分為四大部分：

（1）系統(tǒng)總體方案的設(shè)計，包括系統(tǒng)功能分析、系統(tǒng)架構(gòu)的建立、系統(tǒng)硬件設(shè)計等過程。

（2）基于單片機A/D，D/A，PWM等資源的應(yīng)用。

（3）電機模塊的設(shè)計。

2.1 功能要求

（1）電流傳感器

傳感器負責采集直線電機電流以反饋給控制器進行處理。

（2）位置編碼器

位置編碼器將電機的運動的位置反饋給控制器處理。

（3）微控制器

微控制器負責處理傳感器采集的電流、編碼器反饋回來的位置。當位置指令給出以后，電機準確且迅速運動到指定位置。

（4）鍵盤模塊

鍵盤模塊負責給定輸入。

直線開關(guān)磁阻電機位置控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 性能要求

（1）穩(wěn)定性

該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，抗干擾能力好。

（2）快速性和實時性

電機能夠迅速的動作達到指定位置，達到實時控制的目的。

（3）準確性

電機能夠準確的運動到指定位置。