使用matlab设计电机控制器,基于Matlab平台的球形电机控制器设计

目前，针对多自由度电机的结构已进行了广泛的研究，三自由度电机作为一种多自由度执行元件，其输出轴的末端能够在工作空间内实现多自由度运动。球形电机作为三自由度电机的一种，其控制却很难实现真正的三自由度。

为了实现球形电机的三自由度控制，利用基于洛伦兹力球形电机矢量控制方法，在Matlab平台上实现了该算法，并利用Matlab设计了该算法的上位机程序。同时完成了球形电机电流控制器设计。

本文提出的球形电机控制算法，通过计算机的帮助，完成了电机控制器的设计。

1 基于洛伦兹力矢量控制方法

南洋理工大学提出的电机模型[1-2],其电机的控制采用洛伦兹力方法，结构如图1所示。该电机的转子有4个钕铁硼永磁体,放置在球体转子赤道上，定子由摆放在赤道南北两侧±11°的两层线圈组成，每层为间隔均匀的8个线圈。

一个给定的载流导体在磁场内受到的洛伦兹力为：

首先获得输出轴初始坐标R1和输出轴期望到达的坐标R2，对应永磁体初始坐标P1,和永磁体四周四个线圈坐标，并输入期望电流的权值。获得上述初始化数据后，设置“Caculate”按钮，输入完毕后，点击按钮执行回调函数，函数检测永磁体坐标是否越过4个线圈所围成的边界，否则发出报警，在准确无误后依次计算上述各变量，利用Matlab中很多库函数计算获得旋转轴n、球面洛伦兹力切矢量f、旋转角度?兹，和永磁体最终旋转到坐标的P2位置。系统流程图如图3所示。