MEMS密碼鎖的驅(qū)動電磁型YE3電機超微西瑪電機步進控制研究

時間：2019-12-22 10:00

　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(yīng)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(dǎo)體制造工藝和超精密加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，利用MEMS技術(shù)微型化密碼鎖已經(jīng)成為發(fā)展的必然。隨著結(jié)構(gòu)尺寸越來越細小，對鑒碼輪的驅(qū)動機構(gòu)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(zhuǎn)子磁極分布圖，它采用了相同尺寸的定轉(zhuǎn)子，且上下分布的新穎結(jié)構(gòu)。只要依據(jù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。為使用超微電機做驅(qū)動器的密碼鎖結(jié)構(gòu)圖，超微電機通過軸轉(zhuǎn)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(fā)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(wěn)定可靠對于密碼鎖來說是至關(guān)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(qū)動部件，驅(qū)動鑒碼輪解碼時的超微電機步進控制。

　　密碼鎖結(jié)構(gòu)示意超微電機的力矩分析超微電機所產(chǎn)生的電磁力矩很小，一般在LNm的數(shù)量級。但是其中由于超微電機的摩擦而產(chǎn)生的損耗比例往往會很大，而且傳統(tǒng)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(chǎn)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(tǒng)中，根據(jù)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(xiàn)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(qū)動電磁型超微電機步進控制研究由，預(yù)測方法2為擬合函數(shù)法「1.17. 86%.結(jié)果表明硅鋼片的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型具有較由表1可以看出，其最大預(yù)測誤差分別為4. 63%和高的精度，預(yù)測誤差一般在5%以內(nèi)。

　　表1 DW310-35冷軋硅鋼片材料特性預(yù)測結(jié)果（/=2000Hz）實測預(yù)測方法1預(yù)測方法2誤差/ 4結(jié)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(zhuǎn)換為傳統(tǒng)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(shù)據(jù)難以獲得的難題。

　　首次應(yīng)用三層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)硅鋼片材料特性預(yù)測，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化能力，從硅鋼片制造商提供的有限數(shù)據(jù)出發(fā)，預(yù)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的預(yù)測精度要高于擬合函數(shù)法，是一種有效、可行的預(yù)測模型。

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