电磁发射器动子位置检测方法综述..doc

电磁发射器动子位置检测方法综述 摘 要 :电磁发射器的本质可以看作永磁直线同步电机(PMLSM)。PMLSM在动子位置未知的情况下不能启动或者启动后不能正常工作，所以电磁发射器动子实时位置检测十分重要。本文分析了目前国内外文献介绍的几种典型的电磁发射器动子位置检测方法，并对它们的基本原理、实现途径及适用场合等特点作了必要说明。 关键词: 电磁发射 位置检测 永磁直线同步电机 Summary on Rotor Position Detection Method for Electromagnetic Launcher Abstract: Nature of the electromagnetic launcher can be regarded as a permanent magnet linear synchronous motor(PMLSM). PMLSM could not start or could not work normally if the rotor position is unknown, so the electromagnetic launcher rotor position detection in real time is very important. In this paper, several typical methods of rotor position detection introduced in domestic and foreign documents are analyzed, and the basic principles, ways and suitable areas are illustrated in detail. Key words: electromagnetic launch; rotor position detection; permanent magnet linear synchronous motor 0 引言 电磁发射是当今世界上正在研究和发展的一项武器技术。电磁发射器是通过脉冲大电流强生强磁场，电枢在直线轨道上受电磁力推动将电磁能转化为动子机械能的装置，其本质可理解为永磁直线同步电机（PMLSM）。而PMLSM动子运动的实时位置检测是PMLSM调速系统实现闭环控制必不可少的重要环节。近年来也出现了不少电磁发射器动子的位置检测方法。主要分为借助位置传感器和无位置传感器两类，本文将对几种典型的电磁发射器动子位置检测方法进行介绍和适当评估。 2 基于位置传感器的动子位置检测方法 位置传感器种类很多，有霍尔磁敏式、电磁式、光电式等。借助位置传感器的位置检测方法实现方法较简单，即将位置传感器安装在电磁发射装置的动子上，传感器将动子的位置信号转换成便于测量的其它信号。下面介绍2种典型的借助位置传感器的动子位置检测方法： 2.1 霍尔磁敏式位置传感器法 永磁直线同步电机的气隙磁场沿运动方向呈正弦分布。如图1所示，在动子上安装两个参数一致的线性霍尔元件，使气隙中的磁场径向分量作为霍尔器件的感应磁场，垂直于霍尔器件的磁场感应面。由于线性霍尔器件的特性，当动子沿轴直线运动时，霍尔器件的输出电压应是按位移变化的正弦或余弦信号。再对两路信号进行一定的模拟、数字处理，获得动子的绝对位置信号。 图1 霍尔元件安装位置 霍尔磁敏式位置传感器体积小,使用方便,基于线性霍尔元件的位置检测方法通过电路及软件的优化，具有实现方法简单、成本低、测量精度和稳定性较高等优点，但是往往存在一定程度的磁不敏感区,从而造成动子位置误差，同时，这种位置传感器也会因恶劣的应用环境,如高温、低温、高湿或污浊空气等而产生动子位置误差。 2.2 基于光栅传感器的位置检测方法 光栅测量系统的结构：光栅传感器为两个光敏三极管，其输出是与光栅莫尔条纹对应的、相位不同的近正弦波状的电信号，再经差动放大、整型、细分、方向辩别等电路，最终送到可逆计数器进行计数。如图2所示，该系统对电磁发射装置动子位移的检测是通过光栅移动产生的莫尔条纹与光电检测电路配合完成的，并以计算机为核心构成信号处理与闭环控制。 图2 光栅位移传感器测量系统 光栅传感器可以直线安装,位置检测精度较高，同时具有较好的动态响应，所以在可以安装的场合,通常均选用光栅作为位置传感，但是光栅元件具有价格太高和安装成本太大等缺点,一些应用场合无法安装。 3 无位置传感器动子位置检测方法 无位置传感器位置检测技术是指不在电机的动子和定子上安装位置传感器,利用检测到的电机电压、电流以及电机本身的数学模型估算出电机动子的位置和速度,并将其作为闭环控制的反馈信号。无传感器位置检测技术具有