无轴承同步磁阻电机模糊逆系统解耦控制

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无轴承同步磁阻电机是将同步磁阻电机进行无轴承化后得到的,它既有普通同步磁阻电机体积小、重量轻、结构简单等优点,又兼具了磁轴承的各种优良性能,如无需润滑、噪声小、速度高且没有污染等。而且电机的转子上没有励磁绕组,制作材料简单,不含稀土永磁材料,通常由普通的硅钢片叠压而成,电机系统的动态响应速度快。基于上述特点,无轴承同步磁阻电机在一些要求无污染、低噪声及高速高精运行的场所有广阔的应用前景和丰富的科研价值。  无轴承同步磁阻电机控制系统是一个多变量、强耦合的控制系统,对其进行解耦控制是实现电机稳定运行的关键。而电机解耦控制策略的研究也一直是各国学者研究的重点。本文在国家自然科学基金(60974053)等的支持下,以二自由度无轴承同步磁阻电机为对象对电机运行原理,解耦策略以及数字控制实验平台进行了分析和研究。论文主要工作内容如下:  (1)概述了国内外对无轴承电机的研究现状,重点阐述了无轴承同步磁阻电机的研究情况,并在此基础上引出本文的研究目的。  (2)介绍了无轴承同步磁阻电机的两种常用结构类型,并详细说明了电机转矩部分和悬浮部分的运行原理,最后分别根据电机磁路原理和磁场虚位移原理推导了电机转矩子系统及悬浮力子系统的数学模型。  (3)针对逆系统解耦控制方法的局限性,提出采用T-S模糊逆模型辨识无轴承同步磁阻电机逆系统的方法对电机系统进行解耦控制研究。首先介绍并给出了模糊逆模型的结构,分别采用基于减法聚类的FCM聚类算法和PSO优化算法辨识T-S模糊模型的前件结构及其参数和后件参数。然后构建无轴承同步磁阻电机T-S模糊逆模型解耦控制系统,并设计附加控制器,最后在MATLAB/Simulink中进行仿真研究,仿真结果表明该解耦控制系统的动、静态特性良好,抗干扰能力强,且实现了电机系统的基本解耦。  (4)设计了无轴承同步磁阻电机硬件控制系统,开发了相应的软件系统,并构建了数字控制实验平台,进行了电机旋转和悬浮的实验研究。
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