無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)逆系統(tǒng)解耦控制.pdf

1、無(wú)軸承電機(jī)技術(shù)是高速電氣傳動(dòng)領(lǐng)域里的一項(xiàng)重大突破，因無(wú)軸承電機(jī)具有無(wú)摩擦，無(wú)磨損，不需潤(rùn)滑，壽命長(zhǎng)，高速度，高精度等特點(diǎn)，在航空航天、生命科學(xué)、食品化工、新能源、高速電豐軸等領(lǐng)域具有潛在的科研與應(yīng)用價(jià)值。無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)除具備一般無(wú)軸承電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)外，其轉(zhuǎn)子上沒(méi)有永磁體，也不需要?jiǎng)?lì)磁繞組，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，成本低廉，還因其可以實(shí)現(xiàn)很高的凸極比，從而同時(shí)具有高轉(zhuǎn)矩密度、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、低損耗、高功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，更加適合高速

2、及高精度應(yīng)用領(lǐng)域。研究同步磁阻電機(jī)的無(wú)軸承技術(shù)具有明顯的科研價(jià)值和工程意義。
　　 無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是其核心關(guān)鍵技術(shù)。由于無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合的多輸入多輸出系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定可靠工作，必須對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩和懸浮力進(jìn)行解耦控制。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(60974053)等資助下，對(duì)無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型、解耦控制、數(shù)字控制等方面開(kāi)展了專題研究工作。
　　 系統(tǒng)地論述了無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)的

3、研究意義、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。深入分析了同步磁阻電機(jī)的工作原理及無(wú)軸承電機(jī)懸浮力產(chǎn)生機(jī)理。采用麥克斯韋張量法推導(dǎo)了無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)懸浮力公式，分析了同步磁阻電機(jī)電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程，并在此基礎(chǔ)上建立了無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型。
　　 詳細(xì)闡述了逆系統(tǒng)基本概念及利用逆系統(tǒng)理論實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)線性化解耦的思想。分別以二自由度無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)和五自由度無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)為研究對(duì)象，采用逆系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)相應(yīng)的解耦控制系統(tǒng)，

4、并利用Matlab軟件環(huán)境構(gòu)建仿真系統(tǒng)，針對(duì)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)、轉(zhuǎn)子起浮、解耦性能等進(jìn)行了仿真和分析。仿真試驗(yàn)表明逆系統(tǒng)解耦控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與懸浮力之間的動(dòng)態(tài)解耦，并且系統(tǒng)具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。
　　 根據(jù)二自由度無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)需求，研制符合要求的DSP控制板，并設(shè)計(jì)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)板，與電機(jī)本體一起構(gòu)成二自由度無(wú)軸承同步磁阻電機(jī)數(shù)字控制硬件系統(tǒng)。數(shù)字控制軟件系統(tǒng)主要完成轉(zhuǎn)速和位移信號(hào)處理、PWM