LS-SVM無(wú)軸承異步電機(jī)多變量非線性解耦控制研究.pdf

1、無(wú)軸承異步電機(jī)作為一種新型電機(jī)，既有傳統(tǒng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，又可以產(chǎn)生支撐轉(zhuǎn)子懸浮的徑向懸浮力。其因?yàn)榫哂袩o(wú)摩擦、功耗小、可靠性較高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到運(yùn)用，并且其研究?jī)r(jià)值及應(yīng)用價(jià)值也正得到更多人的關(guān)注。無(wú)軸承異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠懸浮是因?yàn)樵诙ㄗ硬壑携B加了一套懸浮繞組，從而打破電機(jī)中原有的對(duì)稱性磁密分布，使麥克斯韋合力不為0。也正因此，電機(jī)的懸浮部分與轉(zhuǎn)矩部分有非常強(qiáng)的耦合性，使無(wú)軸承異步電機(jī)變?yōu)橐粋€(gè)非常復(fù)雜的非線性耦合系統(tǒng)。

2、r>　　本文在國(guó)家自然基金(61174055)以及江蘇省“青藍(lán)工程”項(xiàng)目的支持下，針對(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)的非線性強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行線性化解耦控制以提高系統(tǒng)的控制精度及可靠性問(wèn)題，并且使用LS-SVM(leastsquares support vector machine)方法對(duì)懸浮部分進(jìn)行了位移預(yù)測(cè)。論文的主要工作包括以下幾點(diǎn):
　　首先通過(guò)綜合國(guó)內(nèi)外的參考資料，分析并總結(jié)了無(wú)軸承異步電機(jī)的研究背景、發(fā)展情況、以及

3、發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)其工作原理以及內(nèi)部磁力分布，分別推導(dǎo)出了BIM(bearingless induction motor)的旋轉(zhuǎn)部分以及懸浮部分的數(shù)學(xué)模型，并且在Matlab仿真軟件中進(jìn)行模型正確性的驗(yàn)證。
　　其次，介紹了逆系統(tǒng)解耦方法以及最小二乘支持向量機(jī)理論。通過(guò)兩者的結(jié)合，設(shè)計(jì)了基于LS-SVM逆的無(wú)軸承異步電機(jī)解耦控制方法。此方法是在LS-SVM辨識(shí)出的原系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建偽線性系統(tǒng)，將系統(tǒng)解耦成四個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)更

4、好的控制效果，選擇了模糊自適應(yīng)PID控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制。在系統(tǒng)的懸浮部分，添加了LS-SVM位移預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)自檢測(cè)功能。Matlab仿真結(jié)果顯示:復(fù)合閉環(huán)控制取得了較好的解耦控制效果，保證了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及抗干擾能力。同時(shí)位移預(yù)測(cè)模型的效果較好。
　　最后，搭建了無(wú)軸承異步電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字控制平臺(tái)。此平臺(tái)是以dSPACE為核心工具，再借助外圍硬件電路將電機(jī)與PC、dSPACE相連接，形成閉環(huán)控制。在線試驗(yàn)給出了系統(tǒng)各部分的監(jiān)