MEMS密碼鎖的驅動電磁型超微電機步進控制研究
核心提示: 機械密碼鎖是一種用于特別重要場合的安全保險裝置,具有使用壽命長、可靠性高、誤解碼率低的特點,應用于銀行、武器彈藥庫等場合。過去,主要采用精密機械加工的方法制造機械密碼鎖。隨著半導體制
核心提示: 機械密碼鎖是一種用于特別重要場合的安全保險裝置,具有使用壽命長、可靠性高、誤解碼率低的特點,應用于銀行、武器彈藥庫等場合。過去,主要采用精密機械加工的方法制造機械密碼鎖。隨著半導體制造工藝和超精密
機械密碼鎖是一種用于特別重要場合的安全保險裝置,具有使用壽命長、可靠性高、誤解碼率低的特點,應用于銀行、武器彈藥庫等場合。過去,主要采用精密機械加工的方法制造機械密碼鎖。隨著半導體制造工藝和超精密加工技術的迅猛發展,利用MEMS技術微型化密碼鎖已經成為發展的必然。隨著結構尺寸越來越細小,對鑒碼輪的驅動機構超微電機的精度要求也隨之提高。
本文討論的MEMS密碼鎖有兩個相同且平行安裝的超微電機組成,每個超微電機上都安裝著與其同軸的鑒碼輪。為該超微電機的定子繞組圖和轉子磁極分布圖,它采用了相同尺寸的定轉子,且上下分布的新穎結構。只要依據轉子磁極作用于定子線圈上的受力方向,且在恰當時刻換相就封吏轉子旋轉。為使用超微電機做驅動器的密碼鎖結構圖,超微電機通過軸轉動帶有鑒碼齒的碼輪步進運動。如果密碼正確,則兩個碼輪上的鑒碼輪隨著同軸的兩個超微電機的分別步進而步進,齒不嚙合,鎖被打開;如果密碼錯誤時,則將引發兩個碼輪上的鑒碼齒競爭,鎖被卡死。因此,開鎖時,兩組平行安裝帶有鑒碼輪的超微電機能否準時,準確地分別步進到指定位置,即超微電機的步進是否均穩定可靠對于密碼鎖來說是至關重要的。本文討論以準LIGA工藝研制的直徑為6.9mm電磁超微電機為核心驅動部件,驅動鑒碼輪解碼時的超微電機步進控制。
密碼鎖結構示意超微電機的力矩分析超微電機所產生的電磁力矩很小,一般在LNm的數量級。但是其中由于超微電機的摩擦而產生的損耗比例往往會很大,而且傳統潤滑方法在超微電機上又無法使用。因此在負載下,超微電機能否產生足夠大的力矩,決定著超微電機是否能夠步進均。
在微密碼鎖系統中,根據解碼要求,兩個鑒碼輪必須分16步走完一圈,所以要求超微電機步進均的每步走22.5b.在具體實現時,采用了二-三相的通電方式。下面將分析電機在二-三相通電時的力矩。
由的矢量圖,可得兩相通電時的力矩為:MEMs密碼鎖的驅動電磁型超微電機步進控制研究由,預測方法2為擬合函數法「1.17. 86%.結果表明硅鋼片的神經網絡預測模型具有較由表1可以看出,其最大預測誤差分別為4. 63%和高的精度,預測誤差一般在5%以內。
表1 DW310-35冷軋硅鋼片材料特性預測結果(/=2000Hz)實測預測方法1預測方法2誤差/ 4結論采用諧波分析法進行高速變頻電機仿真,將非正弦激勵求解問題轉換為傳統的正弦激勵求解問題,解決了非正弦激勵下硅鋼片材料特性數據難以獲得的難題。
首次應用三層前向神經網絡實現硅鋼片材料特性預測,可以利用神經網絡的泛化能力,從硅鋼片制造商提供的有限數據出發,預測硅鋼片在不同頻率的正弦激勵下的磁化曲線和損耗曲線。
實例表明,神經網絡預測模型的預測精度要高于擬合函數法,是一種有效、可行的預測模型。
責任編輯:電小二
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