基于內(nèi)模控制的無軸承異步電機解耦控制研究.pdf

1、無軸承電機是集轉(zhuǎn)矩控制繞組和懸浮控制繞組于一體,同時具備轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)和懸浮功能的新型電機,其獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和復(fù)雜的運行控制已成為高速、超高速電機領(lǐng)域研究的熱點。無軸承電機自問世以來,受到國內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。無軸承異步電機以其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、功率密度大等優(yōu)勢,成為被研究最多的無軸承電機類型之一,在化工、醫(yī)療、機械加工制造、航空航天等超純凈和高速傳動領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文以無軸承異步電機為研究對象,著重研究了無軸承

2、異步電機的數(shù)學(xué)模型、控制策略及數(shù)字控制系統(tǒng)。主要研究工作如下:
　　 (1)闡述了無軸承異步電機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和徑向懸浮力的產(chǎn)生機理。在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了在兩相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,建立了轉(zhuǎn)子運動方程。
　　 (2)針對無軸承異步電機電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力相互耦合的特性,本文研究了結(jié)合轉(zhuǎn)矩控制繞組轉(zhuǎn)子磁場定向控制和懸浮控制繞組懸浮力獨立控制的控制策略。為了提高系統(tǒng)的解耦性能和抗干擾能力,提出了一種改進(jìn)

3、型內(nèi)?？刂破?用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制繞組定子電流解耦和懸浮控制繞組徑向懸浮力的穩(wěn)定控制。仿真結(jié)果表明,采用新型控制策略后系統(tǒng)具有較強的抗擾性和跟隨性,實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮運行。
　　 (3)為實現(xiàn)無軸承異步電機電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力的動態(tài)非線性解耦,本文在利用逆系統(tǒng)方法構(gòu)建偽線性系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出附加多內(nèi)模切換控制器實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、磁鏈和徑向位移子系統(tǒng)的閉環(huán)控制,提高了系統(tǒng)對模型參數(shù)及負(fù)載擾動的魯棒性。仿真結(jié)果驗證了該控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的動靜態(tài)性