五自由度无轴承异步电机[[alpha]]阶逆系统解耦控制

五自由度无轴承异步电机是一个多变量、非线性、强耦合的复杂控制对象，要实现电机转子稳定悬浮和运行，必须对电机转矩力和悬浮力进行动态解耦控制.本文应用多变量非线性[[alpha]]阶逆系统方法，对这个复杂控制系统进行动态解耦控制研究.首先介绍了三自由度磁轴承的工作原理和二自由度无轴承异步电机径向力产生机理，并给出三自由度磁轴承轴向力、径向悬浮力方程和二自由度无轴承异步电机转矩力和径向悬浮力方程，建立了电机的状态方程，然后分析了基于阶逆系统理论解耦控制的可行性，应用状态反馈线性化方法，将原复杂系统解耦并线性化，最后采用线性系统理论进行了综合和仿真.仿真结果表明这种控制策略能够实现五自由度无轴承异步电机转矩力与悬浮力之间的动态解耦，系统具有良好的动、静态性能.     

基于LS-SVM逆系统的无轴承异步电机解耦控制

无轴承异步电机具有非线性、多变量和强耦合的特点,要实现电机稳定悬浮和旋转运行,必须对其进行非线性动态解耦控制。为了克服逆系统方法精确建模难的局限性,采用基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)α阶逆系统方法对无轴承异步电机进行动态解耦控制的研究。首先利用最小二乘支持向量机辨识出无轴承异步电机的逆模型,然后将它串联在原系统前,将无轴承异步电机解耦成四个独立的伪线性子系统-2个径向位移子系统、一个速度子系统和一个磁链子系统。为保证鲁棒性能,最后对解耦后的系统采用非线性内模控制策略。研究表明,LS-SVMα阶逆系统方法能够实现无轴承异步电机径向悬浮力和旋转力之间的动态解耦控制,控制系统具有良好的静态和动态性能。     

无轴承异步电机悬浮系统的非线性滤波器自适应逆控制

讨论了基于非线性自适应滤波器的无轴承异步电机(bearlngless induction motor,BIM)悬浮系统自适应逆解耦控制问题.利用非线性自适应滤波器,建立系统模型和逆模型.复制逆模型,将其串联在悬浮系统之前作为逆控制器,并采用改进的最小均方(least mean square,LMS)算法在线调整权值,从而实现转子的悬浮控制.相比于传统的控制方法,此方法不必依靠转矩系统来传递磁链信息,从而避免了各自的控制策略之间的相互制约问题.仿真结果验证了该方法的有效性,完成了系统模型和逆模型的建立,并且能够实现两自由度径向悬浮力之间解耦.     

无轴承异步电机径向位置的动态解耦控制

针对无轴承异步电机转子径向两自由度悬浮系统的相互耦合情况,采用神经网络逆系统方法进行了动态解耦控制研究。在介绍无轴承异步电机工作原理的基础上,建立了无轴承异步电机径向悬浮力的数学模型,对该模型进行可逆性分析,证明该系统可逆,应用神经网络逆系统方法将原来多变量、强耦合的非线性系统,动态解耦成2个位置彼此无耦合的线性子系统,并对解耦后的线性子系统进行了闭环设计。最后利用Matlab/Simulink工具箱对该控制系统作了仿真研究。仿真试验结果显示,神经网络逆系统方法可保证无轴承异步电机在径向两自由度上实现独立控制,且闭环系统具有良好的动、静态性能。     

无轴承同步磁阻电机逆系统解耦控制仿真研究

研究无轴承同步磁阻电机稳定性控制问题,由于无轴承同步磁阻电机是一个强耦合的非线性系统,为实现负载条件下的稳定悬浮运行,需解除电机转矩和径向悬浮力等多变量之间的耦合关系。针对前馈补偿解耦的缺陷,给出了无轴承同步磁阻电机包含转矩控制和悬浮力控制的统一数学模型,证明电机逆系统存在,设计了一种通过非线性状态反馈的逆系统解耦控制方案,将复杂的无轴承同步磁阻电机系统解耦成两个转子径向位置二阶积分子系统和一个转速一阶积分子系统,并用PI和PID调节器分别对转子位置与转速进行综合设计。运用MATLAB软件对电机控制系统进行仿真。仿真结果证明,解耦控制方案的有效性,为电机系统优化设计提供了保证。     

基于微分几何的无轴承电机神经SMVS解耦控制

以无轴承永磁薄片电机为研究对象,阐述了其径向力悬浮机理,推导了径向悬浮力数学模型.采用非线性微分几何的方法研究了无轴承永磁薄片电机在负载运行时径向悬浮力之间的解耦控制问题,实现电机径向悬浮力与悬浮力绕组中电流之间的解耦控制.将原耦合系统解耦和基本线性化成独立的伪线性系统,并对解耦后的伪线性子系统设计了神经滑模变结构控制...     

基于神经网络逆系统的无轴承异步电机非线性内模控制

针对无轴承异步电机非线性、多变量、强耦合的特点,提出一种基于神经网络 α阶逆系统方法的非线性内模控制策略.将用动态神经网络逼近的无轴承异步电机 α阶逆模型与原系统复合,将非线性的无轴承异步电机原系统解耦成转子径向位移、转 速和转子磁链四个独立的伪线性子系统.为了保证 系统的鲁棒性,对伪线性系统引入内模控制,仿真和实验研究验证了所提控制方法的有效性.     

考虑电流动态的无轴承异步电机解耦控制策略

目前的无轴承异步电机解耦控制策略没有考虑定子电流动态影响,限制了其控制性能的提高.为此,本文首先分析了电机的数学模型,在考虑转矩系统定子电流动态的前提下,建立了无轴承异步电机的状态方程;在系统可逆性分析的基础上,解析推导出了无轴承异步电机的逆系统动态数学模型;基于逆系统方法,研究了转速、转子磁链和两个径向位移分量之间的动态解耦控制策略.仿真研究结果表明:控制系统具有优良的动态解耦性能和较强的抗负载挠动能力.所提出的解耦控制策略是有效的、可行的,并可在一定程度上简化控制系统结构.     

基于左逆系统的无轴承异步电机无速度传感器运行

为了解决无轴承异步电机运行控制中转速检测的问题,实现对其高性能控制,提出了一种基于左逆系统的无速度传感器控制方法.建立了转速与转矩绕组定子电流的子系统,并证明了该子系统是左可逆的,将左逆系统与该子系统串联,便可实现对转速的观测.应用该方法建立了无轴承异步电机无速度传感器的矢量控制系统,并进行仿真研究.结果表明,该方法能在无轴承异步电机全速范围内准确观测出转速,实现无速度传感器方式的稳定悬浮运行.     

无轴承同步磁阻电机逆系统的解耦控制

为了有效解决无轴承同步磁阻电机这一非线性、强耦合的多输入多输出系统的动态解耦问题,提出了基于α阶逆系统理论的无轴承同步磁阻电机解耦控制策略.本文在阐述了无轴承同步磁阻电机径向悬浮力产生机理的基础上,推导出其数学模型,采用α阶逆系统方法将原系统解耦并线性化为一个一阶线性积分子系统和两个二阶线性积分子系统,并应用线性系统理论设计了闭环控制器.最后采用MATLAB软件环境构建了仿真系统,针对系统的阶跃响应、转子起浮、解耦性能等进行了仿真和分析.仿真试验表明这种解耦控制策略能够实现无轴承同步磁阻电机电磁转矩与径向悬浮力之间的动态解耦.并且系统具有良好的动、静态性能.     

五自由度无轴承异步电机α-阶逆系统解耦控制

A 5-degrees-of-freedom bearingless induction motor is a multi-variable, nonlinear and strong-coupled system. In order to achieve rotor suspension and operation steadily, it is necessary to realize dynamic decoupling control among torque and suspension forces. In the paper, a method based on α-th order inverse system theory is used to study dynamic decoupling control. Firstly, the working principles of a 3-degrses-of-frsedom magnetic bearing and a 2-degrees-of-freedom bearingiess induction motor are analyzed,the radial-axial force equations of 3-degrees-of-freedom magnetic bearing, the electromagnetic torque equation and radial force equations of the 2-degrees-of-freedom bearingless induction motor are given, and then the state equatious of the 5-degrees-of-freedom bearingless induction motor are set up. Secondly, the feasibility of decoupling control based on dynamic inverse theory is discussed in detail, and the state feedback linearization method is used to decouple and linearize the system. Finally, linear control system techniques are applied to these linearization subsystems to synthesize and simulate. The simulation results have shown that this kind of control strategy can realize dynamic decoupling control among torque and suspeusion forces of the 5-degrees-of-freedom bearingless induction motor, and that the control system has good dynamic and static performance.     

基于最小二乘支持向量机的无轴承同步磁阻电机解耦控制

无轴承同步磁阻电机是一个复杂的多变量、强耦合非线性系统,实现其非线性动态解耦控制是无轴承同步磁阻电机稳定运行的前提.在推导其数学模型的基础上,采用最小二乘支持向量机的方法得到无轴承同步磁阻电机逆模型;根据逆系统基本原理,将复杂的原非线性多变量耦合系统解耦成伪线性系统;根据线性系统理论,设计了闭环控制器,并构建了系统仿真模型.仿真结果表明该方法实现了系统的动态解耦,并且具有良好的动、静态特性.     

感应电动机定子磁链与转矩的逆解耦及存在性

对于具有多变量、非线性、强耦合特征的异步电动机调速系统,实现定子磁链与电磁转矩的动态解祸控制足提高系统性能的关键.本文从异步电动机的5阶模犁及其固有的电磁特性出发,证明了其系数矩阵的非奇异性,进而结合逆系统理论证明定子磁链与电磁转矩的逆解耦在任何状态下都是存在的.在此基础上设计了一种通过非线性状态反馈的逆解耦控制方案,将复杂系统解耦成电磁转矩与定子磁链的两个独立线性回路,然后利用线性系统理论分别对转矩与磁链调节器进行综合设计.仿真实验结果验证逆解耦的存在性与解耦控制方案的有效性.     

无轴承异步电机的有限元分析及控制

无轴承异步电机是将旋转的转子悬浮于空间,使转子和定子之间没有接触的一种新型高性能电机。本课题在无轴承异步电机数学模型的基础上,通过Ansoft/Maxwell有限元分析软件对电机进行仿真分析,验证了新型无轴承异步电机的可行性。利用MATLAB/SIMULINK建立了基于自抗扰控制器的无轴承异步电机SVM-DTC控制系统,仿真结果表明该控制方法能抑制转速超调,对外部扰动有很强的抗干扰能力。     

无轴承异步电机SVM-DTC系统研究

针对无轴承异步电机这一多变量、非线性、强耦合的系统,采用空间电压矢量调制技术(SVM)与直接转矩控制(DTC)相结合的方法来控制无轴承异步电动机。阐述了无轴承异步电机的工作原理,给出无轴承异步电机的数学模型,将整个控制系统分为旋转控制系统模块和悬浮控制系统模块,旋转模块引入SVM方法,并详细给出了基于定子磁链矢量偏差法的无轴承异步电动机SVM-DTC的分析与实现过程;悬浮模块采用电流追踪型PWM逆变器控制的方法。实验和仿真结果表明:转矩波动显著减少,运行更加平稳,系统具有良好的动态和静态性能。