基于前馈补偿器的无轴承同步磁阻电机解耦控制

建立了无轴承同步磁阻电机径向悬浮力及转矩部分的数学模型,其电磁转矩和径向悬浮力之间以及径向悬浮力自身在两轴方向上存在相互耦合.针对无轴承同步磁阻电机的强耦合、非线性特性,采用磁场定向控制难以直接进行解耦控制,采用基于前馈补偿器的解耦控制策略,成功解除了上述变量间的耦合关系.采用前馈补偿解耦得到的控制系统结构简单,实现方便.仿真研究表明,该解耦方法可实现无轴承同步磁阻电机稳定悬浮运行,能实现上述变量间的完全动态解耦,同时电机具有较好的转矩和调速性能.     

基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机解耦控制研究

应用多变量非线性控制逆系统理论，对无轴承永磁同步电机的多变量、非线性、强耦合的控制对象进行了动态解耦控制研究；介绍了逆系统理论，阐述了无轴承永磁同步电机径向力的产生机理，建立了转矩力和径向悬浮力状态方程，分析了基于逆系统理论解耦控制的可行性，推导出基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机转矩力与径向力之间的动态解耦控制算法。仿真结果表明，这种控制策略能够实现转矩力与径向力之间的动态解耦，并且系统具有良好的动、静态性能。     

无轴承同步磁阻电机设计及有限元分析

针对无轴承同步磁阻电机中转矩绕组和径向悬浮力绕组设计的特殊性,提出了传统电机定子绕组的二分法.基于无轴承同步磁阻电机径向悬浮力产生原理,推导出径向悬浮力数学模型.采用二分法设计了功率为0.5 kW,转矩绕组极对数PM=2,径向悬浮力绕组极对数PB=1的无轴承同步磁阻电机试验样机.用ANSYS模拟了无轴承同步磁阻电机的磁...     

磁悬浮开关磁阻电机的支持向量机逆全解耦控制

针对磁悬浮开关磁阻电机( BSRM)运行过程中容易出现磁饱和现象、并且转矩和径向两自由度悬浮力之间存在严重的非线性强耦合影响,数学模型建立以及解耦控制难度大的问题,新建了考虑磁饱和效应的数学模型.提出了一种基于最小二乘支持向量机( LS-SVM)的逆模型构建以及解耦控制方法,实现了径向两自由度悬浮力和转矩的全解耦控制,并且利用dSPACE系统进行了闭环解耦控制系统的运行试验,以验证模型良好的解耦效果以及对参数变化的较强鲁棒性.结果表明,该方法融合了LS-SVM的非线性逼近能力与逆系统方法的解耦线性化特点,具有较强的自适应性和鲁棒性,可以克服以基于无磁饱和假设的各种数学模型为基础的解耦控制方法不适用于BSRM磁饱和工况的缺陷.     

无轴承永磁同步电机数控系统设计与实现

综合考虑无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生的各种因素，导出了径向悬浮力和转矩数学模型，采用转子磁场定向控制策略，设计了无轴承永磁同步电机解耦控制系统．基于TMS320LF2407 DSP设计了数字控制系统硬件，开发了相应控制软件．研究结果表明：采用转子磁场定向控制策略，实现了无轴承永磁同步电机转矩和径向悬浮力之间解耦控制．研制的数字控制系统参数调整方便，性能参数满足无轴承永磁同步电机控制要求．     

基于逆系统解耦永磁同步电动机直接转矩控制

基于PMSM定子静止坐标系中的非线性数学模型,以电磁转矩和定子磁链幅值为目标控制变量,针对DTC-PMSM提出一种逆系统解耦控制策略,并讨论不同类型同步电动机可逆条件.该控制策略借助逆系统理论,将复杂的静止坐标系中DTC-PMSM非线性系统解耦成独立的一阶线性转矩子系统和一阶线性定子磁链子系统;采用PI控制器实现转矩和定子磁链双闭环控制,以达到转矩和磁链的动态解耦.实验结果表明,新型PMSM-DTC系统具有良好的动静态性能.     

双定子无轴承开关磁阻电机径向力解析模型

传统双绕组无轴承开关磁阻电机旋转转矩与悬浮力之间存在着复杂的耦合关系,而双定子无轴承开关磁阻电机结构上实现了转矩和悬浮力的独立控制,从而简化了控制的复杂性.基于双定子无磁阻电机的结构和运行原理,提出了一种考虑转子偏心影响的径向力分析方法,推导出了该电机的径向力解析模型.在建立内定子等效磁路的基础上,求取了由气隙磁导表示的悬浮绕组的自感和互感表达式,进一步分析出转子偏心位移、电机结构参数、悬浮绕组电流与转子径向受力之间的数学关系,与有限元分析结果比较验证了数学模型的正确性.该数学模型的重要贡献在于提供了转子偏心运行时径向力的解析计算方法,为双定子无轴承开关磁阻电机的稳定悬浮旋转控制提供了基础,同时为磁轴承和无轴承类电机转子偏心时的径向受力分析提供了参考.     

无轴承异步电机最小二乘支持向量机逆解耦控制

为了实现无轴承异步电机径向悬浮力、转速和磁链的非线性动态解耦控制,提出了基于最小二乘支持向量机逆的解耦控制策略,在分析无轴承异步电机原系统可逆的基础上,首先采用最小二乘支持向量机逼近原系统逆模型,然后将逆模型串接于原系统之前构成伪线性复合系统,将无轴承异步电机线性化解耦成径向二自由度位移子系统、转速子系统以及磁链子系统,最后为了进一步提高整个控制系统性能,为伪线性复合系统设计了闭环控制器,并采用Matlab对控制方法解耦性能进行了仿真.仿真结果表明:该方法能够成功实现无轴承异步电机系统的非线性解耦控制,并且系统具有优良的鲁棒性和动、静态性能,克服了传统解析逆解耦控制方法过分依赖于系统模型的缺点.     

无轴承外转子异步电动机的设计及有限元分析

为了提高飞轮储能系统运行的精度和可靠性,减小转矩脉动及悬浮脉动对系统运行的影响,对无轴承外转子异步电动机径向悬浮力及转矩与电动机结构参数的关系进行了分析,提出了减小转矩脉及悬浮脉动的一般方法.介绍了无轴承异步电动机工作原理,基于此推导了电动机数学模型.结合传统异步电动机设计方法,设计了一台功率为0.5 k W,转矩绕组极对数Pt=2,径向悬浮力绕组极对数Ps=1的无轴承外转子异步电动机.基于有限元软件计算了无轴承外转子异步电动机的磁场分布,确定径向悬浮力、转矩和悬浮绕组电流之间的关系,并得到电动机气隙长度和磁场饱和对径向悬浮力的影响规律,而且考虑了不同槽配比和定子极弧系数对悬浮力及转矩的影响.结果表明,当电动机转矩绕组电流和悬浮绕组电流分别为额定电流2.5 A和2.0 A时,转矩为1 N·m,转子径向悬浮力为105 N,能够实现转子的稳定悬浮.     

无轴承异步电机的定子磁场定向解耦控制

集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电机是一个非常复杂的非线性系统,电磁转矩与径向悬浮力的非线性解耦是实现电机稳定悬浮运行的基础.为了降低控制系统对电机参数的依赖程度,本文采用定子磁场定向控制,同时为了克服此方法在低速时的不足,应用U-I法和I-ω法相结合观测定子磁通和气隙磁通,在matlab/simulink中构造了定子磁场定向控制的无轴承异步电机矢量控制系统.仿真结果表明:实现了电磁转矩与径向悬浮力之间的解耦,验证了此方法的有效性.     

无轴承电动机的伪微分反馈控制研究

就无轴承电动机产生旋转与悬浮相互干扰的耦合磁场模型进行了逆系统解耦线性化,并对无轴承电动机的解耦线性化系统进行了伪微分反馈(pseudo-derivative feedback,PDF)控制研究.通过对PDF控制系统的性能分析和仿真可知,PDF控制系统具有响应速度快、控制精度高、可控性好、无超调和较强的鲁棒性等优点;可以避免启动回绕和微分突变现象,对被控对象的数学模型不作精确的要求,且一定的偏差不会影响系统的性能,因此,对于工程系统很适用.     

基于电感矩阵的无轴承电机径向悬浮力模型

介绍了无轴承电机工作原理,以附加二极悬浮力绕组的四极无轴承电机为研究对象,建立适用于圆柱型和凸极型转子的无轴承电机的通用电感矩阵模型,进而推导出径向悬浮力通用数学模型.基于该数学模型,以无轴承同步磁阻电机和无轴承永磁同步电机为例,得出径向悬浮力公式和径向悬浮力计算值,并分别与用ANSYS有限元分析软件计算的径向悬浮力数值进行对比.模型计算结果与ANSYS分析结果基本吻合,该径向悬浮力数学模型的正确性得到验证.     

无轴承异步电机间接气隙磁场定向控制

转矩控制和悬浮力控制之间成功实现解耦是电机稳定悬浮工作的关键。磁场定向控制能实现电机励磁和转矩控制的解耦。简要介绍了基于转矩绕组气隙磁场定向控制的无轴承异步电机的原理，较详细地分析了问接气隙磁场定向控制系统的解耦算法，并应用该算法实现了悬浮和转矩控制的解耦，实验结果表明这种间接气隙磁场定向控制系统的可行性。     

开关磁阻电动机直接转矩控制特性分析

为了减小开关磁阻电动机转矩脉动采用直接转矩控制方法来控制电动机运行;对开关磁阻电动机的工作原理、直接转矩控制方法转矩控制中磁链的分区依据做了介绍,在MATLAB中构建了相关模型.仿真结果证明直接转矩控制方法明显优于常规控制方法.     

多变量生物发酵过程的解耦控制

把非线性系统的逆系统方法与神经网络非线性辨识技术相结合 ,提出了一种基于神经网络逆系统的发酵过程多变量解耦控制策略 .当过程模型缺乏足够的先验知识时 ,所提出的解耦控制策略对多变量非线性连续发酵过程取得了良好的控制性能 .仿真结果表明 ,提出的解耦控制方法能够适应过程模型的不确定性和参数的时变性 ,具有较强的鲁棒性 .克服了基于微分几何理论的逆系统解耦控制方案依赖于过程模型和对模型参数变化很敏感的缺点 .     

磁悬浮开关磁阻电动机径向力的动态解耦控制

基于基本电磁场理论 ,给出了磁悬浮开关磁阻电动机径向力与位置的模型 .针对模型具有非线性和强耦合的特点 ,对该模型进行可逆性分析 ,从而证明该系统可逆 .应用神经网络逆系统方法 ,设计其非线性控制器 ,将原来非线性强耦合的多变量系统解耦 ,转变成 2个位置彼此无耦合的线性子系统 ,应用线性系统理论容易对这 2个子系统进行控制 .仿真表明 ,系统具有良好的静动态性能 .     

异步电动机自适应非线性解耦控制

针对转子电阻变化和负载转矩扰动会破坏异步电动机非线性解耦控制系统的解耦性 ,使动态性能降低这一问题 ,采用降维转矩观测器和自适应转子电阻估计器分别对负载转矩和转子电阻进行观测和估计 ,实时地对非线性状态反馈解耦控制律进行调整 ,实现异步电动机系统的动态精确解耦 ,提高了系统鲁棒性 ,改善了系统动态性能     

无轴承永磁同步电机转子磁场定向控制系统研究

无轴承永磁同步电机是具有磁悬浮轴承优点的一种新型电机；在阐述了无轴承永磁同步电机工作原理基础上，采用转子磁场定向控制策略，推导了无轴承永磁同步电机径向悬浮力和电机旋转部分数学模型；根据无轴承电机解耦控制的要求设计了无轴承永磁同步电机转子磁场定向矢量控制系统，并以数字信号处理器TMS320LF2407为核心，研制了矢量控制系统的硬件和软件。实验结果表明：电机工作在0～3000r/min范围内，转子悬浮稳定且电机转速连续可调。     

感应电动机数学模型及非线性控制策略

根据感应电动机的基本动态数学模型,得到仿射非线性模型、欧拉.拉格朗日(EL)及端口受控的哈密顿耗散(PCHD)模型.结合非线性控制理论,论述了反馈线性化、反步法、逆系统、自抗扰器及无源控制(PBC)理论在感应电动机控制中的应用,指出了感应电动机各种非线性控制策略的优缺点.提出了基于感应电动机PCHD模型,无源控制和互联与阻尼分配相结合(IDA.PBC);无源控制和自抗扰控制技术相结合,实现优势互补的研究方向.     

开关磁阻电动机转矩算法研究

针对开关磁阻电动机在传统控制方式下转矩出现严重波动的问题,提出了控制开关磁阻电动机的直接转矩算法,通过查询开关表选取合适的电压矢量来控制磁链大小和方向,把转矩作为直接控制量。首先,从直接转矩算法理论出发,基于Matlab/Simulink平台分别设计了直接转矩控制和电流斩波控制下的系统仿真模型;其次,在开关磁阻电动机模型和电动机负载一致的情况下,将直接转矩算法仿真结果与电流斩波算法比较;最后,通过硬件实验平台验证直接转矩算法的可行性。该研究表明,直接转矩控制下转矩脉动可以得到良好的抑制,拓宽了开关磁阻电动机的应用领域。