文 献 综 述

1、直线电机及门架型进给系统概述

1.1直线电机概述

直线电机^[1]是一种将电能直接转换成直线运动的机械能的动力装置，而不需要传统的以链条、传送带、齿条丝杠或涡轮蜗杆等中间转换环节，它克服了传统机械转换机构带来的传动链长、体积大、效率低、响应慢、精度低等缺陷，具有很高的加速度，因而极大地提高了进给系统的快速反应能力和运动精度。它是20世纪下半叶出现得具有新理论、新原理的新技术，已经被广泛应用于工业、民用、军事及其他各种直线运动的场合，具有广泛的应用和发展前景，也越来越受人们的重视。

1.2门架型进给结构系统概述

门架型进给系统^[4]也被称为直角坐标型系统，它定义了一种双电机控制单个线性轴的系统，线性轴采用固定结构，整个系统通常包含至少三个运动单元，每一个运动单元固定在单一方向作直线运动，这些运动路径呈相互垂直组合。这三个运动路径包围的空间称为门架型系统的工作包络面。在运动过程中，同一方向上的两台电机需要保持同步的进给速度使门架做来回运动。每个轴承系统之间分隔了一定距离并且沿正交于轴心的方向运动。门架移动方向采用双电机同步驱动，保证了系统的协调以及同步运动，避免出现横向偏移。目前国内外门架型系统主要有两个典型的应用场合：1、执行挑选和摆放动作的装配设备，例如现代化仓储物流中心使用的自动搬运拣选机器人。2、重复执行某种类型的操作流程，例如钣金加工、焊接钻孔等。采用直线驱动的门架型系统优势在于它具有更好的位置精度和重复定位能力，这在一些特殊应用场合十分重要，例如作为表面贴装技术支柱和标志的贴片机技术。

2、国内外发展现状

国外直线电机技术^[3]的研究比较早，其中韩国、日本学者对磁阻力DF(端部力和齿槽力的合力)的分析及其最小化做了大量的研究。建立了基本的分析模型，但遗憾的是在具体优化时假设DF关于峰值对称，因而并没有从严格的基本模型出发进行优化。利用上述基本模型，但直接将DF的傅立叶余弦项去掉，误差较大，然后采用相位差的方法优化初级长度具有较大局限性。

在国内^[3]，许多专家和学者也对直线电机的推力波动进行了较多的研究。清华大学的李庆雷、王先违，沈阳工业大学的刘爱民等分析了永磁同步直线电机推力波动的机理，指出选择适当的初级电流控制策略，合适的次级磁铁充磁方式、磁铁形状及排列方式可以有效地削弱推力波动。为了减小齿槽力的波动浙江大学的邵波、曹志彤提出了基于BP神经网络的永磁直线同步电机齿槽力预估器，得到齿槽力波幅系数与槽高、槽宽和气隙的关系曲线X231.浙江人学潘开林等对直线电机磁阻力做了大量的分析和实验研究;为了减小端部效应引起的推力波动，沈阳工业大学的夏加宽等引入学习前馈控制补偿技术，设计B样条网络学习前馈补偿控制有效的克服了端部效应产生的推力波动对系统的影响;目前虽出现了多种抑制推力波动的方法，但均存在一定的局限性，因而针对这一问题的研究工作仍将持续进行下去。

3、直线电机的门架型进给控制技术研究的意义