開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的無(wú)位置傳感器檢測(cè)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制.pdf

1、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(SRD)是一種新型交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、控制參數(shù)多、控制方式靈活、可得到各種所需的機(jī)械特性，而備受矚目，應(yīng)用日益廣泛，并且SRD在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的效率，這一點(diǎn)是其它調(diào)速系統(tǒng)所不可比擬的。 由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)磁路高度飽和、結(jié)構(gòu)特殊，存在嚴(yán)重的局部飽和、漏磁、邊緣效應(yīng)等現(xiàn)象，傳統(tǒng)的等效磁路分析方法很難準(zhǔn)確分析SRM的磁場(chǎng)分布。電磁場(chǎng)有限元(FEM)數(shù)值分析是分析SRM

2、磁場(chǎng)分布的有效工具。本文采用電磁場(chǎng)有限元分析了SRM的磁場(chǎng)分布，得到磁密分布、等矢量磁位線(xiàn)分布并計(jì)算了磁鏈φ(θ，i)在不同轉(zhuǎn)子位置、不同電流下的磁化曲線(xiàn)族，為SRM的精確分析、計(jì)算打下了基礎(chǔ)，并為磁路的合理設(shè)計(jì)提供了參考。 SRM特殊的雙凸極結(jié)構(gòu)及磁路的高度飽和，使得對(duì)其分析、計(jì)算十分困難。SRM的磁鏈為轉(zhuǎn)子位置及繞組電流的非線(xiàn)性函數(shù)，建立這一非線(xiàn)性映射關(guān)系成為精確分析、計(jì)算SRM特性的基礎(chǔ)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有任意非線(xiàn)性函數(shù)逼近能力

3、、較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力。Takagi-Sugeno(T-S)型模糊邏輯可充分利用專(zhuān)家知識(shí)及語(yǔ)言信息，其后件為輸入變量的線(xiàn)性組合，具有計(jì)算簡(jiǎn)潔、運(yùn)算速度快、精度高的特點(diǎn)。本文采用綜合了兩者優(yōu)點(diǎn)的pi-sigma模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了SRM的磁特性非線(xiàn)性模型，具有魯棒性強(qiáng)、容錯(cuò)能力強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)，仿真結(jié)果證明了這一點(diǎn)。 準(zhǔn)確而實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)子位置信息是SRM運(yùn)行的必要信息，傳統(tǒng)的位置信息是由機(jī)械式位置傳感器提供的。位置傳感器是傳統(tǒng)SR

4、M的一個(gè)標(biāo)志性部件。機(jī)械式位置傳感器的存在增大了SRM的體積、提高了成本、增加了制造的復(fù)雜程度、降低了系統(tǒng)的可靠性，因此無(wú)位置傳感器的SRM控制方式成為研究熱點(diǎn)。本文提出采用模糊自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANFIS)來(lái)映射轉(zhuǎn)子位置與繞組磁鏈和繞組電流之間的非線(xiàn)性關(guān)系，在檢測(cè)到繞組磁鏈和繞組電流后，經(jīng)ANFIS運(yùn)算得到轉(zhuǎn)子位置角，這一方法的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性、對(duì)噪聲信號(hào)有較強(qiáng)的抑制能力、精度高、魯棒性強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本方案是一種較好的SRM無(wú)位

5、置傳感器位置檢測(cè)方法。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)因磁路的飽和導(dǎo)致參數(shù)的非線(xiàn)性，又因在不同控制方式下是變結(jié)構(gòu)的。這使得開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制非常困難。經(jīng)典的線(xiàn)性控制方法如PI、PID等方法用于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制很難取得較好的控制效果。其它的控制方法如滑模變結(jié)構(gòu)控制、狀態(tài)空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。作為智能控制分支之一的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，因具有任意非線(xiàn)性逼近能力、自學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力，故對(duì)非線(xiàn)性、不確定、不確知、變結(jié)構(gòu)、

6、時(shí)變的被控對(duì)象可取得較好的控制效果且不需知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，這對(duì)于很難精確建模的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)來(lái)說(shuō)尤其適用。本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID控制相結(jié)合充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、非線(xiàn)性映射能力和學(xué)習(xí)能力，提出了一種自適應(yīng)能力很強(qiáng)的參數(shù)可調(diào)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制策略。同時(shí)采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立系統(tǒng)的非線(xiàn)性預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行參數(shù)預(yù)測(cè)，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，既具有PID控制精度高、實(shí)現(xiàn)容易的特點(diǎn)，又具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)特性，對(duì)具有很強(qiáng)非線(xiàn)性特性的SRD取