无轴承的永磁薄片电机解耦控制与转子不平衡补偿研究

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无轴承永磁薄片电机是传统电机的结构和电气传动领域的一次新的设计理念革命,采用磁悬浮技术实现薄片转子径向二自由度悬浮控制,利用磁拉力实现轴向和翻转三个自由度的被动悬浮。无轴承永磁薄片电机具有磁轴承支承的电机系统所有优点,应用于生物化工、生命科学、半导体加工等领域特殊液体的传输,解决传统电气传动系统无法实现的传输技术难题。   论文从无轴承永磁薄片电机的运行机理出发,研究了针对无轴承永磁薄片电机复杂耦合系统的解耦控制方法以及对转子的质量不平衡进行补偿控制研究,建立了相关数学模型和推导了控制算法,采用Matlab平台进行了仿真分析,最后设计了无轴承永磁薄片电机的数字控制系统,主要研究工作如下:   1.分析无轴承永磁薄片电机的结构和工作原理,无轴承永磁薄片电机径向力产生的机理,给出了无轴承永磁薄片电机驱动系统方程以及径向悬浮力计算公式,并根据无轴承永磁薄片电机的特点采用转子磁场定向方式设计了无轴承永磁薄片电机的控制系统。   2.采用非线性微分几何方法对无轴承永磁薄片电机的耦合系统进行了解耦控制和近似线性化,使复杂的非线性耦合控制系统解耦成独立的伪线性控制系统,并对解耦后的伪线性子系统设计了神经滑模变结构控制器,并进行了仿真试验。   3.在无轴承永磁薄片电机解耦控制系统的基础之上,设计了一种新型的反馈补偿控制器,对悬浮转子进行了不平衡补偿,利用Matlab/simulink平台进行了仿真试验研究,结果表明转子振动幅值大幅度减小。   4.对无轴承永磁薄片电机数字实验控制系统进行设计,给出了各个功能模块的流程图,相关实验结果,通过实验来验证控制系统和控制方法的正确性。
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