清华大学学报(自然科学版)

作者：穆小飞, 李炳燃, 郜乾桐, 叶佩青, 张辉

单位：1. 清华大学 机械工程系, 北京 100084,2. 清华大学 机械工程系, 精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室, 北京 100084

关键词：圆筒形永磁同步直线电机,速度规划,电机能耗

基金：江阴—清华创新引领行动计划(20222000555)

多叶光栅是医用直线加速器的核心部件, 采用两相圆筒形永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous tubular linear motor, PMSTLM)作为驱动器时, 电机能耗对部件运行性能有重要影响。该文提出一种基于速度规划的多叶光栅直线电机能耗优化方法。首先, 针对运动学约束不能充分利用电机推力这一问题, 引入动摩擦系数得到电机推力的力矩边界, 基于该力矩边界提出改进指数型加减速速度规划(IESP); 然后, 引入加速距离、减速特性系数作为自变量, 通过分析全行程能耗、电机行程中间位移段切换时间和加速距离、减速特性系数之间的映射关系, 建立能耗—切换时间速度规划优化模型, 使用二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行能耗、切换时间的多目标优化, 得到切换时间不变、全行程能耗相对较小的加减速规划结果。实验结果表明, 本文提出的能耗优化方法相比梯形加减速规划(TSP), 在同样切换时间内能耗降低了21.5%。该方法能够降低PMSTLM运行时的能耗, 满足多叶光栅的正常使用要求。

来源：2025年第5期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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