驱动微电机及其系统总结

基于Galerkin法分析微梁的动态响应一、课题研究背景1.MEMS的概念MEMS是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System)的英文缩写，是指将微结构的传感技术、致动技术和微电子控制技术集成于一体，形成同时具有“传感－计算(控制)－执行”功能的智能微型装置或微型系统[1]。

随着技术的兴起和发展，MEMS已成为继微电子技术之后在微尺度研究领域中的又一次革命。

MEMS通过力、电、磁等能量的转换来实现自身的特有功能，涉及多种物理场的互相耦合，因此它是一个多能量域耦合作用的极其复杂的系统。

2.MEMS的特点一般地说MEMS具有以下几个非约束性的特征：（1）MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。

尺寸在毫米到微米范围之内，区别于一般宏(Macro)，即传统的、大于1cm 尺度的“机械”，并非进入物理上的微观层次。

（2）以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似于铝，热传导率接近钼和钨。

基于(但不限于)硅微加工技术制造。

（3）批量生产大大降低了MEMS 产品成本。

用硅微加工工艺在一片硅片上同时可制造出成百上千个微型机电装置或完整的MEMS，批量生产使性能价格比比之传统“机械”制造技术大幅度地提高。

（4）集成化。

可以把不同功能、不同敏感方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能器件集成在一起，形成复杂的微系统。

微传感器、微执行器和微电子器件集成在一起可制造成可靠性、稳定性很高的MEMS。

3.MEMS的研究领域作为一门交叉学科，MEMS的研究和开发更是为了在微观领域探索新原理、开发新功能、制造新器件。

由于MEMS具有体系小、重量轻、能耗低、集成度高和智能化程度高等一系列优点，MEMS的研究领域不仅与微电子学密切相关，而且还广泛涉及到机械、材料、光学、流体、化学、热学、声学、磁学、自动控制、仿真学等学科，技术影响遍及包括各种传感器件、医疗、生物芯片、通信、机器人、能源、武器、航空航天等领域[2-5]，所以MEMS技术是一门多学科的综合技术。

电机及其传动系统原理、控制、建模和仿真电机及其传动系统是现代工业中常见的电力传动装置，其原理、控制、建模和仿真是电机学习的重要内容。

本文将从以下几个方面进行介绍。

一、电机原理：电机是将电能转化为机械能的装置。

按工作原理可以分为直流电机和交流电机两大类。

直流电机以直流电源为动力，通过磁场与电流的相互作用实现转动。

交流电机以交流电源为动力，通过电磁感应原理产生转动力。

电机工作原理涉及到电磁学、电路学和力学等多个学科的知识。

二、电机控制：电机控制是指通过对电机的电流、电压或磁场进行调节，使电机达到所需要的运动控制要求。

常见的电机控制方法有直接启动控制、启动电阻控制、电压调制控制、频率调制控制等。

在现代工业中，常使用的电机控制装置有变频器、PLC、单片机等。

三、电机建模：电机建模是指通过数学方法将电机的物理特性转化为数学模型，以便进行仿真计算和控制设计。

电机建模通常从电机的电磁特性和转动特性入手，运用电机理论和系统理论的知识，建立模型方程。

根据电机的类型和用途不同，建模方法也有所差异，常见的建模方法有瞬态模型、稳态模型、频域模型等。

四、电机仿真：电机仿真是指使用计算机软件对电机的运行过程进行模拟和分析。

通过仿真可以得到电机在不同工况下的性能指标、效率、负载特性等信息。

电机仿真可以辅助电机的设计和调试工作，提高工作效率。

常用的电机仿真软件有ANSYS、MATLAB/Simulink、ADAMS等。

综上所述，电机及其传动系统的原理、控制、建模和仿真是电机学习中不可忽视的内容。

只有深入理解电机原理，掌握电机的控制方法，灵活应用电机建模和仿真技术，才能在实际工程中高效地设计、操控和优化电机及其传动系统。

第1篇一、实验背景随着自动化技术的飞速发展，伺服电机在工业自动化领域的应用越来越广泛。

本次实验旨在通过搭建直流伺服电机控制系统，深入了解伺服电机的工作原理、控制方法及其在实际应用中的技术特性。

二、实验目的1. 掌握直流伺服电机的基本结构和工作原理。

2. 熟悉伺服电机的控制方法，包括位置控制、速度控制和转矩控制。

3. 通过实验，了解伺服电机的性能指标及其在实际应用中的重要性。

4. 培养实验操作技能和数据分析能力。

三、实验内容及方法1. 实验设备：MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）、被测电机（PN185W，UN220V，IN1.1A，N1600rpm）等。

2. 实验步骤：（1）搭建直流伺服电机控制系统，连接实验台主控制屏与被测电机；（2）对系统进行初始化，设置电机参数；（3）进行位置控制实验，观察电机运动轨迹；（4）进行速度控制实验，观察电机转速变化；（5）进行转矩控制实验，观察电机输出转矩；（6）对实验数据进行记录和分析。

四、实验结果与分析1. 位置控制实验：实验结果表明，通过改变控制信号，可以实现对伺服电机的精确位置控制。

在实验过程中，电机运动轨迹基本呈直线，说明伺服电机具有较好的定位精度。

2. 速度控制实验：通过调整控制信号，可以实现对伺服电机转速的精确控制。

实验中，电机转速随控制信号的变化而变化，满足实验要求。

3. 转矩控制实验：实验结果表明，通过改变控制信号，可以实现对伺服电机输出转矩的精确控制。

在实验过程中，电机输出转矩随控制信号的变化而变化，满足实验要求。

五、实验体会1. 通过本次实验，对直流伺服电机的基本结构、工作原理和控制方法有了更加深入的了解。

2. 实验过程中，学会了如何搭建直流伺服电机控制系统，掌握了实验操作技能。

3. 通过对实验数据的分析，提高了数据分析能力，为今后的学习和工作打下了基础。

六、实验总结本次实验圆满完成了预定的实验目的，达到了预期效果。

一、实训背景与目的随着新能源汽车产业的迅速发展，电驱动传动系统作为新能源汽车的核心部件，其设计、制造与维护技术越来越受到重视。

为了更好地掌握电驱动传动系统的基本原理、结构特点以及故障诊断与维修方法，我们开展了为期两周的电驱动传动系统实训。

本次实训旨在：1. 理解电驱动传动系统的基本原理和组成。

2. 掌握电驱动传动系统的结构特点和工作流程。

3. 学会电驱动传动系统的故障诊断与维修方法。

4. 培养团队合作精神和动手能力。

二、实训内容与过程1. 理论学习实训初期，我们学习了电驱动传动系统的基本原理，包括电动机、控制器、电池等核心部件的工作原理及其相互关系。

通过学习，我们对电驱动传动系统的整体结构和工作流程有了初步的认识。

2. 实践操作（1）拆装与组装在指导老师的带领下，我们亲自动手拆装和组装了电驱动传动系统的核心部件，如电动机、控制器、电池等。

通过实际操作，我们掌握了各个部件的安装方法和注意事项。

（2）电路连接与调试我们学习了电驱动传动系统的电路连接方法，并按照电路图进行了实际连接。

在调试过程中，我们学会了使用万用表、示波器等仪器检测电路状态，确保电路连接正确无误。

（3）故障诊断与维修在实训过程中，我们遇到了一些故障，如电动机不转、控制器过热等。

通过查阅资料和请教老师，我们学会了如何诊断故障原因，并进行了相应的维修操作。

3. 项目实践为了巩固所学知识，我们参与了一个电驱动传动系统故障排除项目。

在项目中，我们按照故障现象，分析了可能的原因，并进行了针对性的维修操作。

最终，我们成功排除了故障，使电驱动传动系统恢复正常工作。

三、实训成果与体会1. 成果通过本次实训，我们掌握了电驱动传动系统的基本原理、结构特点、工作流程以及故障诊断与维修方法。

同时，我们还提高了动手能力和团队合作精神。

2. 体会（1）理论学习与实践操作相结合是提高学习效果的关键。

在实训过程中，我们深刻体会到理论知识的重要性，同时也认识到实践操作对于巩固知识的重要性。

第1篇一、前言电机学是电气工程及其自动化专业的一门基础课程，主要研究电机的原理、结构、运行特性和应用。

本课程旨在使学生掌握电机的基本理论，了解电机的结构和工作原理，培养解决实际问题的能力。

通过本课程的学习，我收获颇丰，现将学习心得和总结报告如下。

二、课程内容概述1. 电机的基本概念电机是一种将电能转换为机械能或机械能转换为电能的装置。

根据转换形式的不同，电机分为电动机和发电机。

本课程主要研究电动机。

2. 电动机的类型及结构电动机的类型主要包括直流电动机、异步电动机和同步电动机。

本课程重点介绍了直流电动机和异步电动机的结构。

3. 电动机的工作原理电动机的工作原理是利用电磁感应定律和电磁力定律，将电能转换为机械能。

本课程详细讲解了直流电动机和异步电动机的工作原理。

4. 电动机的运行特性电动机的运行特性主要包括电机的空载特性、负载特性和启动特性。

本课程对电机的运行特性进行了详细的分析。

5. 电动机的调速方法电动机的调速方法主要包括电枢回路串电阻调速、调励磁调速和调端电压调速。

本课程介绍了这三种调速方法的原理和适用范围。

6. 电动机的制动方法电动机的制动方法主要包括能耗制动、反接制动和回馈制动。

本课程对这三种制动方法进行了详细的讲解。

三、学习心得1. 理论与实践相结合电机学是一门理论与实践相结合的课程。

在学习过程中，我不仅学习了电机的理论知识，还通过实验和课程设计，将理论知识应用于实践，提高了自己的动手能力。

2. 理解电机的原理通过学习电机学，我对电机的原理有了更深入的了解。

这使我能够更好地理解电机的运行特性和应用，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

3. 培养解决问题的能力在学习电机学过程中，我遇到了许多问题。

通过查阅资料、请教老师和同学，我学会了如何分析问题、解决问题。

这种能力对我今后的学习和工作具有重要意义。

4. 拓宽知识面电机学课程涉及的知识面较广，包括电磁学、力学、热力学等。

通过学习这门课程，我拓宽了自己的知识面，提高了自己的综合素质。

C N C 主要内容7.2 步进电机及其驱动控制系统主要内容：•步进电机的原理；•主要性能参数；•步进驱动的特点；•驱动控制：环形分配器，功放电路。

要求：在掌握原理基础上，注重围绕应用了解各型电机的特点、性能参数、功放电路。

主要内容定义：步进电机是一种脉冲控制的执行元件，将电脉冲转化为角位移。

每给步进电机输入一个脉冲，其转轴就转过一个角度，称为步距角。

✓脉冲数量----位移量；✓脉冲频率----电机转速；✓脉冲相序----方向。

组成：由步进电机驱动电源和步进电机组成，没有反馈环节，属于开环位置控制系统。

7.2.1 步进电机概述主要内容优点：结构简单，价格便宜，工作可靠；缺点：–容易失步（尤其在高速、大负载时），影响定位精度；–在低速时容易产生振动；–细分技术的应用，明显提高了定位精度，降低了低速振动。

应用：要求一般的开环伺服驱动系统，如经济型数控机床、和电加工机床、计算机的打印机、绘图仪等设备。

步进电动机的分类按运动方式分：旋转式、直线运动式、平面运动式和滚切运动式。

按工作原理分：反应式(磁阻式)、电磁式、永磁式、混合式。

按结构分：单段式(径向式)、多段式(轴向式)，印刷绕组式。

按相数分：三相、四相、五相、六相和八相等。

按使用频率分：高频步进电动机和低频步进电动机。

(1) 反应式步进电动机极与极之间的夹角为60°，每个定子磁极上均匀分布了五个齿，齿槽距相等，齿距角为9°。

转子铁心上无绕组，只有均匀分布的40个齿，齿槽距相等，齿距角为360°/40＝9°。

单段式的结构：三相反应式步进电动机。

定子铁心上有六个均匀分布的磁极，沿直径相对两个极上的线圈串联，构成一相励磁绕组。

特点：转子无绕组，定转子开小齿、步距小；应用最广。

7.2 步进电机及其驱动控制系统C N C(2) 永磁式步进电动机工作原理：转子或定子一方具有永久磁钢，另一方有软磁材料制成，由绕组轮流通电产生的磁场与永久磁钢相互作用，产生转矩是转子转动。

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过实际操作，验证和掌握电机驱动电路的基本原理，了解电机驱动系统的性能指标，并学会使用实验设备对电机驱动系统进行性能测试和分析。

二、实验原理电机驱动系统是控制系统中的重要组成部分，其主要功能是将电能转换为机械能，驱动电机实现启动、调速、反转等功能。

本实验采用H桥电路作为电机驱动电路，通过PWM（脉冲宽度调制）技术实现对电机转速的调节。

三、实验设备1. 实验台：包括直流电机、H桥电路模块、PC机、示波器、万用表等。

2. 软件工具：Quartus II、Multisim等。

四、实验步骤1. 搭建H桥电路：根据实验要求，搭建H桥电路，连接好各个元件。

2. 编写程序：使用Verilog语言编写电机驱动程序，实现PWM控制。

3. 编译程序：将编写的Verilog程序编译成可下载到FPGA的比特流文件。

4. 下载程序：将编译好的比特流文件下载到FPGA中，完成电机驱动电路的搭建。

5. 测试与调试：通过示波器、万用表等工具，测试电机驱动电路的输出电压、电流等参数，并根据测试结果对程序进行调试。

6. 性能测试：对电机驱动系统进行性能测试，包括启动时间、调速范围、反转性能等。

五、实验结果与分析1. 启动时间：电机驱动系统启动时间为0.5秒，符合实验要求。

2. 调速范围：通过PWM控制，电机转速范围为0-3000转/分钟，满足实验要求。

3. 反转性能：电机驱动系统可实现正向和反向转动，反转时间为1秒，满足实验要求。

4. 输出电压与电流：通过万用表测量，电机驱动电路输出电压范围为0-24V，输出电流范围为0-10A，满足实验要求。

六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了电机驱动电路的基本原理和搭建方法。

2. 学会了使用Verilog语言编写电机驱动程序，并实现了PWM控制。

3. 熟练掌握了实验设备的操作方法，能够对电机驱动系统进行性能测试和分析。

4. 认识到电机驱动系统在实际应用中需要注意的几个问题，如启动时间、调速范围、反转性能等。

电机驱动系统主要由以下几个部分组成：
电机：电机是电机驱动系统的核心部件，它是一种将电能转化为机械能的装置。

根据实际需要，可以选择不同类型的电机，如直流电机、交流电机、步进电机等。

控制器：控制器是电机驱动系统的大脑，它负责控制电机的转速、转向和运动轨迹。

控制器通常由微处理器或单片机等集成电路组成，可以通过编程实现不同的控制策略。

传感器：传感器是电机驱动系统中的重要组成部分，它用于检测电机的转速、位置和运动状态等信息。

根据需要，可以选择不同类型的传感器，如光电编码器、霍尔传感器、拉线传感器等。

电源：电源是电机驱动系统中的能源供应单元，它负责提供电能给电机和控制器。

根据电机的类型和功率需求，可以选择不同类型的电源，如直流电源、交流电源、电池等。

散热系统：由于电机在运转过程中会产生大量的热量，因此需要散热系统来降低电机和控制器的温度，以保证系统的稳定运行。

散热系统通常包括散热器、风扇等部件。

保护电路：保护电路是电机驱动系统中的重要组成部分，它用于保护电机和控制器的安全运行。

保护电路通常包括过流保护、过压保护、欠压保护等。

以上是电机驱动系统的主要组成部分，它们协同工作可以实现电机的驱动和控制。

根据实际应用场景的不同，电机驱动系统的组成和配置也有所不同。

微机电系统及纳米技术大作业题目：MEMS motor摘要：本文以微电机驱动方式为线索介绍静电型微电机、电磁型微电机、压电式微电机、形状记忆合金微电机和磁致伸缩型微电机的工作原理，结构组成以及应用前景。

关键字：微电机微机电系统微机械WORD中静电型微电机0 引言现代微电机的发展与新材料技术、微电子技术、微加工技术都息息相关，也正是由于这些包括MEMS等高科技的迅速发展，为微电机的开发和拓展注入了活力。

本文介绍了包括静电微电机、电磁型微电机、压电式微电机、形状记忆合金微电机和磁致伸缩型微电机的工作原理，结构组成以及应用前景。

1 微电机种类1.1 静电型微电机微电子技术的巨大成功在许多领域引发了一场微小型化革命，以加工为纳米结构和系统为目的微米/纳米技术在此背景下应运而生。

自1987年加州大学伯克利分校科学家研制首台静电微电机以来，微电机随着加工工艺、方法的突破取得长足发展。

静电微电机因其与IC(integrate circuit)兼容、转速高、易于控制等诸多优点成为研究重点。

静电微电机技术主体有五个方面，设计建模和仿真、加工制造、应用，如图1。

图1静电微电机包括顶驱动电机、测驱动电机、摆动电机、中心电机、法兰盘电机、线性步进电机、超声电机、双定子轴向驱动可变电容电机、外转子电机、电感应电机、快门电机等。

图2为纳米电机。

图21.1.1 设计MEMS中静电微电机的设计不同于传统电机系统的设计，主要区别是MEMS 的设计需要集成相关的制造和加工工艺新型静电感应微电机的设计，其转子上所加载的负荷主要来自于电机气隙与轴承间产生的粘滞曳力，这些驱动器的加工过程还不能与IC完全兼容。

1.1.2 建模和仿真为了加快和提高MEMS设计，研究者开发出多种建模和仿真工具用于多能域、多学科交叉系统的建模和仿真，如VHDL-AMS可用于微电机的系统建模，Spice 和Saber可用于静电学仿真，ANSYS可用于多能域（机械、热和静电等）系统仿真。