無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)研究及磁軸承設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)除了具有無(wú)刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)諸如運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好之外還具有磁軸承的優(yōu)點(diǎn)如無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)需潤(rùn)滑、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),從而在化學(xué)化工、生命科學(xué)、能源交通、等高科技領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)是個(gè)非線性,高階,多變量的復(fù)雜系統(tǒng),傳統(tǒng)PID控制器對(duì)其控制不太理想,并且在實(shí)際應(yīng)用中需要控制五個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng),而無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)自身只能控制徑向兩個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng),基于這個(gè)因?yàn)楸疚拈_(kāi)展了由無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī),徑向

2、二自由度主動(dòng)磁軸承和軸向磁軸承構(gòu)成的五自由度無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)電機(jī)控制及徑向磁軸承研究,包括:無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)原理,數(shù)學(xué)模型,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理以及無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。PID控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)研究；設(shè)計(jì)了一個(gè)二自由度主動(dòng)磁軸承并進(jìn)行了Matlab和Ansoft分析,最后設(shè)計(jì)了五自由度無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。具體如下：
　　 ⑴介紹了無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理以及無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型,然后闡

3、述了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論；在介紹生物神經(jīng)元模型的基礎(chǔ)上,引入了人工神經(jīng)元模型以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,常用模型的類別,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)規(guī)則和算法,BP算法的缺點(diǎn)與改進(jìn)。
　　 ⑵針對(duì)傳統(tǒng)PID控制的不足,如要求被控對(duì)象可建立精確數(shù)學(xué)模型等；而無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)是個(gè)多變量,非線性,高階的復(fù)雜系統(tǒng),對(duì)其研究才起步,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。為了解決這一矛盾,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不需要精確的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)特性學(xué)習(xí),可以以任意精度逼近任意非線

4、性函數(shù)這一特點(diǎn),將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入到其控制策略之中。本文介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原則,并設(shè)計(jì)了無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器,并在Matlab／Simulink中進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快速,轉(zhuǎn)速上升很快,超調(diào)小,穩(wěn)態(tài)誤差小,轉(zhuǎn)子起浮后,很快穩(wěn)定在中心位置,懸浮穩(wěn)定。
　　 ⑶為了后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行即五自由度無(wú)軸承無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)研究,設(shè)計(jì)了一個(gè)二自由度主動(dòng)磁軸承,給出了其結(jié)構(gòu)參數(shù)并利用Matlab,Ansoft