افراد, فارغ التحصیلان دکترا

عنوان پروژه: طراحی و ساخت رزولور شار محوری با هدف کاهش خطای تخمین موقعیت

چکیده پروژه: ارائه یک تخمین دقیق از موقعیت یک عنصر در حال حرکت از الزامات بسیاری از سیستم‌های کنترل موقعیت است. رزولورها به عنوان حسگرهای الکترومغناطیسی تخمین موقعیت، یکی از مناسب‌ترین گزینه‌ها برای استفاده در شرایط سخت محیطی با تنش‌های حرارتی و مکانیکی و آلودگی‌های زیاد می‌باشند. هرچند رزولورها به عنوان مطمئن‌ترین راه‌حل برای کاربردهای حساس در محیط‌های پرتنش مطرح می‌شوند اما در شرایط کاری عادی در مقام مقایسه با رمزگذارهای نوری دقت کمتری دارند. در این راستا تلاش‌های بسیاری برای کاهش خطای تخمین موقعیت رزولورها صورت گرفته است. عمده مطالعات بر روی اصلاح ساختار مبدل الکترونیکی است که وظیفه پردازش سیگنال‌های خروجی رزولور را بر عهده دارد. بااین‌وجود، مطالعه خطاهای مکانیکی در رزولورها که حدود 50 درصد خطاهای متداول در این ماشین‌های الکتریکی را تشکیل می‌دهند کمتر موردتوجه قرارگرفته است. ازاین‌رو در این رساله سعی شده است که با استفاده از اصلاح و تغییر ساختار الکترومغناطیسی رزولور اقدام به کاهش خطای تخمین موقعیت شود. با این رویکرد در فصل نخست بامطالعه عوامل فیزیکی، نقش اثر تعداد قطب در افزایش دقت و نیز کاهش اثرپذیری از خطای ناهم‌محوری به تائید رسید. به‌منظور پیاده‌سازی رزولور با تعداد قطب زیاد و ابعاد محدود نیاز به  اعمال تغییراتی در ساختار سیم‌پیچی آن وجود دارد. در فصل دوم ابتدا با ارائه سیم‌پیچی شیار کسری دور دندانه دو فاز و سپس به کمک یک الگوریتم بهینه‌سازی، آرایش بهینه برای سیم‌پیچی‌های رتور و استاتور به دست آمد. در این راستا از شاخص‌هایی مثل هارمونیک‌های فضایی سیم‌پیچی‌ها، اعوجاج ولتاژ، شار نشتی، قابلیت تحمل خطا و نیروهای نامتعادل کننده استفاده شده است. آرایش جدید سیم‌پیچی علاوه بر افزایش دقت، کاهش حجم مس مصرفی را نیز در پی داشته است. در فصل بعد به‌منظور ارائه راهکاری برای افزایش دقت رزولور در شرایط خطای ناهم‌محوری استاتیکی و دینامیکی یک مدل جدید بر اساس روش‌ مدار معادل مغناطیسی ارائه شد. هدف این مدل‌سازی ارائه ارزیابی سریع و درعین‌حال دقیق از عملکرد و رفتار ماشین الکتریکی در شرایط کاری مختلف است. درنهایت فصل چهارم به کمک مدار معادل مغناطیسی و تابع سیم‌پیچی اصلاح‌شده، و با استفاده از آرایش سیم‌پیچی بهینه، نحوه تأثیر خطاهای ناهم‌محوری استاتیکی و دینامیکی روی مولفه‌های مختلف رزولور مورد بررسی قرار گرفت. به‌واسطه سهولت در اندازه‌گیری، طیف هارمونیکی ولتاژهای خروجی به عنوان سیگنال مرجع جهت شناسایی و تشخیص خطای ناهم‌محوری، نوع و میزان آن مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت. با مطالعه شاخص‌های معرفی‌شده در این فصل که همان مؤلفه‌های هارمونیکی تابع سیم‌پیچی رتور و استاتور هستند، علاوه بر امکان‌پذیر شدن تشخیص خطا، راه‌حلی بر مبنای تغییر در ساختار رزولور برای کاهش اثرپذیری آن از انواع خطاهای ناهم‌محوری مطرح شد. در این ساختار شار محوری که از دو استاتور و یک رتور استفاده شده است میزان خطای تخمین موقعیت کاهش و قابلیت اطمینان سیستم افزایش یافته است. لازم به ذکر است در کنار تحلیل‌هایی بر پایه تابع سیم‌پیچی اصلاح شده و مدار معادل مغناطیسی، از شبیه‌سازی‌های اجزا محدود سه‌بعدی برای ارزیابی تئوری‌های مطرح‌شده استفاده شده است. با ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی، پیاده‌سازی ساختارهای پیشنهادی و تست آن‌ها، تحلیل‌های ارائه‌شده در این رساله مورد تائید قرار گرفت.