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摘要：驱动电机技术在工程机械中的应用相当广泛，为了能够提升其整体应用性能，不仅需要完善工程机械设计体系，同时还要结合实际情况采用多种方式对控制系统进行整体性地完善。改善机组，做好相应的控制系统仿真工作，从而提升其工程机械的应用效率。
关键词：驱动；电机控制技术；工程机械
引言：
在机电技术逐步一体化的今天，驱动电机控制技术的应用十分重要。在整体的控制系统中，具有多种不同的控制模式。通常情况下首先需要结合实际情况，对直接驱动系统与交流驱动感应器进行体系上的完善，然后根据其机组的整体情况将其配备到工程机械中，从而提升控制系统的协调性。
1不同驱动电机的控制技术
1.1直流电机驱动系统
电分为直流电和交流电。工程机械电力系统的电机采用直流电，控制器采用斩波控制器。斩波器的作用可分为两部分：首先，为了实现电机的恒转矩调速，控制电机的电驱电压；其次，为了实现恒功率弱磁调速控制，用来控制励磁绕组的电压。利用琼斯斩波器电路来调整电压或者电流的平均值和均方值，采取的方法就是通过控制脉冲接时间TO与脉冲周期时间TP的比值来完成。
1.2交流感应电机驱动系统
交流感应电机驱动系统是一个变量多，强耦合和非线性的系统，电机采用的交流感应电机。磁通的建立是由定子电流和转子电流来共同组建的，它们决定着电机的状态。常用的控制技术分为变频变压控制VVVF和磁场定向矢量控制FOC两种。其整体的控制图如图1所示。从图1中可以十分清晰地看到交流系统的整体变化情况，以及直流传感器通过逆变器的多种变化形式。结合电压传感器的整体运作方式使直流频率得到良好地运作，使让机电控制系统的运行效率得到提升。让整体的系统性能得到相应的优化。
图2开关磁阻电机特性曲线
2永磁无刷直流电机工作原理和机械特性
2.1工作原理
永磁无刷直流电机是用电子换相替代电刷换相的一种新型直流电机。它由驱动器和电机主体组成。如图3所示，驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正/反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速，提供保护和显示等等。电机主体是一个典型的电压型交—直—交电路，逆变器提供等幅等频5—26kHz调制波的对称交变矩形波。通过永磁体N—S交替变换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六种状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组件处理产生T1—T4导通、T1—T6导通、T3—T6导通、T3—T2导通、T5—T2导通、T5—T4导通，这样转子每转过一对N—S极，T1－T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度，转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置，转子在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度，如此循环，电机产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。
2.2机械特性
无刷直流电机的机械特性如图4所示。由图4可见，在电机负载不变的情况下，电机稳定工作时的输出转矩由负载决定，因而此时电机的转速取决于绕组两端的电压。故通常多采用PWM调制方式，通过PWM信号的不同占空比可以获得可变电压，进而得到不同的转速。而在负载发生变化的时候，假设不是增大到电机的堵转转矩；则在电压不变的情况下，如图4所示，若负载增大电机的输出转速将下降，而输出转矩逐渐增大，直到与负载匹配，达到新的稳定工作点。此时电机的输出转速较负载未发生变化前的要小，如要求电机稳定地工作在之前规定的速度，则应在此时加大绕组上的电压（如采用PWM调制方式）；负载减小时的情况类似，只是新的稳定输出转速会比初始时大；如想得到最初规定的速度，则应减小绕组上的电压。
图4BLDC电机的机械特性曲线
3工程机械线控技术及仿真
3.1模拟线性仿真
在工程机械中控制系统被广泛使用，会出现较多的创新控制力法，以便满足系统设计在离线仿真的控制和算法方面的需求。一般情况下，离线仿真控制系统，首先要做到的就是提取出受控对象的数学模型，然后根据不同的模型将控制器设计出来。在仿真的框图中使用受控的数学模型，根据数学模型得出仿真结果。通常很难得到现实的数学模型，如果在很多的假设和简化情况下进行设计的控制器，符合实际的受控对象需求，则能够得到令人满意的控制效果。近年来，在线仿真系统被不断应用于复杂系统的设计工作中，这个过程被称为半实物仿真。
3.2实物仿真模拟
为了能够更好地全面发挥驱动电机控制技术，可以根据实物仿真的情况对其进行全面性模拟，最终通过记录设备、开关能源设备、D/A接口、UD接口、控制原平机、仿真计算机、半控计算机等部件构成半实物仿真平台。半控计算机拥有精准的快速计算功能，能够作为控制计算机的快速监型机。对于被控对象的采集需要运用数学仿真系统，为了能够实现计算机的控制功能，可以利用仿真计算机的D/A、A/D等输入输出口连接控制系统，使得外界设备能够与数字控制器进行信息交换。通过记录仪能够记录输入和输出信息，可以分别从转接口进行工作。由于对半实物的仿真模拟工作是对实际过程的仿真，所以还被称为实时仿真。这种方法在降低设计难度的同时，还能大大地缩减设计周期，大幅度提高算法的精度。
结束语：
总之，液压传动的主要优点是其调节的便捷性和布局的灵活性，但是其维护比较严格，不易检修。而电力传动通过电子调节系统调节电动机轴的转速和转向，具有布局简单，调速范围广，效率高，节能，能源可回收，环保等优点，是未来工程机械发展的趋势。
参考文献：
[1]卞德敬.浅谈工程机械与电气故障检修方法分析[J].科技与企业.2015(08)
[2]韩慧仙，曹显利.工程机械液压控制系统技术体系分析[J].液压气动与密封.2010(05)
[3]张晓红，赵显红，陈经林，王晔.直流无刷电机控制系统的研究[J].微计算机信息.2009(02)