基于神经网络逆系统的磁悬浮开关磁阻电动机的解耦控制

磁悬浮开关磁阻电动机作为一个多变量、非线性和强耦合的系统,其控制系统的设计非常复杂.对于磁悬浮开关磁阻电动机来说,得到径向力和平均转矩的先验知识是实现电机闭环控制的基本条件.基于基本电磁场理论,论文给出磁悬浮开关磁阻电动机的径向力模型,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实现径向力的动态解耦,以便达到高性能的控制目的,仿真结果验证了方法的可行性.     

磁悬浮开关磁阻电动机转子径向偏心时的仿真

磁悬浮开关磁阻电动机结合了开关磁阻电动机和磁轴承的特点,通过电磁力控制转子径向位置。分析了磁悬浮开关磁阻电动机悬浮力和旋转力的产生原理。基于开关磁阻电动机转子的四个特殊位置,利用二维有限元方法分析了转子位于中心位置与有径向偏心时的电机内部磁场,给出了磁场分布图、径向悬浮力与径向偏心矩的关系曲线、旋转力与径向偏心矩的关系曲线,为进一步描述磁悬浮开关磁阻电动机悬浮力与旋转力的模型提供了依据。     

磁悬浮开关磁阻电机解耦新方法仿真研究

为实现磁悬浮开关磁阻电机悬浮力和旋转力之间的解耦控制,针对传统神经网络收敛速度慢,存在过拟合和易陷入局部极小值三个问题,提出了一种基于改进LM神经网络逆模型的磁悬浮开关磁阻电机解耦控制方法。该方法将LM算法引入网络,同时采用最近邻聚类法和归一化法对将样本数据进行修剪,并采用择优原则对LM模型的选取进行优化。为验证方法的有效性,采用传统方法训练网络,对比分析新方法的收敛、泛化以及解耦效果,仿真结果表明:该方法克服了传统网络的缺点,实现了磁悬浮开关磁阻电机径向两自由度悬浮力和旋转力三者之间的精确解耦。     

磁悬浮开关磁阻电机悬浮力与旋转力的神经网络逆解耦控制

为了实现磁悬浮开关磁阻电机径向二自由度悬浮力与旋转力三者之间的完全解耦,首先对系统的数学模型进行了可逆性分析,证明该系统在一定条件下可逆,在此基础上应用神经网络逆系统方法,将非线性、强耦合的多变量系统转变成3个彼此无耦合的伪线性子系统,最后应用线性系统控制原理和智能控制理论,对这3个子系统设计了闭环专家PID控制器。仿真结果表明,系统具有良好的动静态性能。     

磁悬浮开关磁阻电动机悬浮有限元分析计算研究

提出了五自由度磁悬浮开关磁阻电动机通过使用有限元软件Ansoft来计算悬浮驱动电流的方法.介绍了一种五自由度磁悬浮开关磁阻电机结构,分析了三自由度磁轴承的工作原理和二自由度磁悬浮开关磁阻电动机的悬浮原理,接着采用Ansoft软件对磁悬浮开关磁阻电机进行有限元分析计算,得出悬浮驱动电流曲线,从而实现了通过有限元分析计算代替传统的以研究控制对象数学模型为主的研究方法.该方法对磁悬浮一类电动机的悬浮控制研究有一定的意义.     

12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统解耦控制策略

12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮力位移刚度系数和电流刚度系数受转子位置动态耦合，具有非线性时变特征，严重影响悬浮系统运行鲁棒性。针对上述问题，该文提出基于耦合悬浮力调节器的悬浮系统控制策略。首先，基于有限元分析和麦克斯韦应力法，揭示悬浮力非线性时变规律，并建立完善的数学模型；进一步将该模型表征为位置解耦悬浮力模型和非线性时变耦合分量。其中，位置解耦悬浮力模型一方面作为悬浮系统的直接反馈模型，另一方面用于设计耦合悬浮力观测器，实时在线获取非线性时变耦合分量。所获取的耦合分量作为外部干扰前馈补偿至悬浮控制系统。最后，针对基于耦合悬浮力调节器以及控制系统的有效性开展仿真分析与实验验证，结果表明，所提控制方法可以有效地解决转子位置对悬浮系统的动态耦合，提升系统鲁棒性。     

磁悬浮开关磁阻电机逆动力学建模与控制

针对磁悬浮开关磁阻电机这一多变量、非线性、强耦合系统解耦控制时逆动力学模型难以获取的问题,提出一种基于最小二乘支持向量机的逆动力学建模与解耦控制方法.介绍磁悬浮开关磁阻电机工作原理,给出悬浮力和转矩的动力学模型,分析模型的可逆性.在此基础上,结合最小二乘支持向量机拟合与逆模解耦线性化特点,研究磁悬浮开关磁阻电机的最小二...     

模糊PID控制在磁悬浮开关磁阻电动机中的应用

针对磁悬浮开关磁阻电动机悬浮力具有非线性强耦合的特点,采用逆系统方法解耦线性化.然后,对该子系统采用模糊自整定PID参数控制器进行控制.仿真结果与常规PID控制进行比较,证明该控制器的有效性.     

一种磁悬浮直线开关磁阻电机悬浮模块设计与分析

磁悬浮直线开关磁阻电机继承了直线开关磁阻电机的优点,结合有效的悬浮设计方案,在磁悬浮运输系统中具有一定的应用潜力。研究了磁悬浮直线开关磁阻电机的悬浮模块及其改进结构,分析磁场分布和磁路模型,在此基础上,利用有限元软件进行仿真,通过结果分析发现所提出结构具有天然解耦的结构特点,可以实现悬浮力控制和推力控制解耦以及悬浮力控制与动子前进位置解耦,通过线性调节悬浮电流即可线性控制悬浮力,使悬浮电流控制为标量控制,大大降低了悬浮控制系统的复杂性。此外,改进结构可以有效提高悬浮电流利用率,减小悬浮绕组损耗。     

无轴承同步磁阻电机解耦集成控制策略

无轴承同步磁阻电机是一个复杂的强耦合非线性系统,解除电机径向力和转矩之间以及径向力分量之间的耦合关系是其稳定悬浮的前提,在给出转子悬浮原理基础上,推导了电机完整的数学模型,提出基于电机实际参数的反馈解耦策略,实现了负载条件下无轴承同步磁阻电机多变量饵耦集成控制.仿真结果表明该解耦方法能实现电机稳定悬浮运行,可获得优良的解耦效果,同时电机具有良好的动、静态性能.     

基于转子偏心坐标系的无轴承永磁薄片电机径向悬浮力模型

针对无轴承永磁薄片电机(BPMSM)运行时转子悬浮不够稳定的问题,研究了影响BPMSM转子悬浮性能的主要因素,即转子径向悬浮力模型。依据位移补偿控制理论和角坐标系的概念,建立了新的转子偏心坐标系。在转子偏心坐标系下,基于麦克斯韦应力张量法,利用积分和三角变换推导了转子径向悬浮力模型,并设计悬浮力绕组电流直接控制系统。建立电机的有限元模型,通过对比径向悬浮力的有限元分析结果与数学模型计算结果,验证了所推导数学模型的正确性与准确性。     

无轴承开关磁阻电机磁场及力特性的分析

分析了无轴承开关磁阻电机(SRM)径向悬浮力产生原理.考虑磁饱和,以非线性磁化曲线为基础,建立了无轴承SRM的ANSYS有限元二维模型,对一台原理样机进行了电磁场分析,计算了转矩与悬浮力特性.将计算结果与采用线性磁化曲线时的有限元结果进行了比较,结果显示出考虑磁饱和的必要性,同时为样机的有效控制奠定了基础.     

基于无源性的感应电机控制系统设计

感应电机的无源性控制方法从能量的角度分析电机控制系统,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点.本文给出了感应电机的欧拉方程并将感应电机系统分解为电气和机械两个无源子系统的反馈并联,从而说明在设计控制器时只需要考虑电气子系统,简化了控制算法.在此基础上,利用无源性控制原理,设计了电机的转矩和转速控制器.该控制算法具有全局稳定,系统鲁棒性较好的特点.仿真和实验结果均证明了用此算法构成的感应电机控制系统能很好地跟踪速度给定,具有较好的动静态响应能力.     

无轴承异步电机气隙磁场辨识方法与应用

针对无轴承异步电机电磁转矩与径向悬浮力这一强耦合的非线性复杂系统,依据转子磁场定向控制的特点,研制了转矩绕组采用转子磁场定向控制,径向悬浮控制所需的气隙磁场通过I-ω法适时辨识的控制系统.应用Matlab/Simulink建立了系统仿真模型.计算机仿真结果表明,实现了电磁转矩与径向悬浮力之间的完全解耦,具有良好的动、静态性能,验证了本文所提方案的有效性.     

无轴承永磁同步电机径向悬浮力动态解耦控制

针对无轴承永磁同步电机径向悬浮力之间存在的非线性、强耦合问题,提出基于神经网络逆系统方法的无轴承永磁同步电机径向悬浮力动态解耦控制策略.在分析无轴承永磁同步电机的工作原理和径向悬浮力产生机理的基础上,建立径向悬浮力的数学模型,并对该数学模型进行可逆性分析,证明此系统可逆.利用神经网络逆系统方法,将原来的非线性强耦合的多...     

Analysis of Winding Forms for Bearingless Flux-Switching PM Motor with U-core Stator Laminations

Due to low-cost and magnet-free rotor structure, bearingless flux-switching permanent magnet motors (BFSPMs) are more applicable to high-temperature and/or disposable applications. A BFSPM with U-core stator laminations is investigated in this paper. First, the operational principle is analyzed in accordance with the influence of winding connection manners on torque and radial forces, and then the basic winding arrangement for torque windings and radial force windings is determined. The mathematical models of torque and radial forces are derived based on the basic winding arrangement. Followed by that, a method to select winding terminal connection manners is proposed by taking into account control scheme and power inverter topologies. A promising terminal connection is found from three possible candidates and a detailed current model for torque and radial force control are given for the promising winding forms. Finally, relevant electromagnetic properties of the motor are verified and analyzed by finite element analysis.     

无轴承异步电机数学模型与解耦控制

针对无轴承异步电机是一个强耦合的非线性复杂系统,实现其电磁转矩和径向悬浮力之间的成功解耦是电机稳定悬浮工作的关键问题.在给出了无轴承异步电机径向悬浮力产生原理的基础上,推导了径向悬浮力和电机旋转部分的数学模型,并采用转子磁场定向控制策略设计了无轴承异步电机矢量控制系统,利用Matlab/Simulink工具箱对该控制系统进行了仿真.仿真试验表明,该控制系统不仅可以实现转子稳定悬浮,而且实现了径向悬浮力和旋转力矩之间的解耦控制,电机具有良好的动、静态性能.     

静电谐波微电机的非线性动力学

介绍了一种基于静电驱动的新型谐波微电机,描述了该微电机的基本工作原理。分析了柔轮所受的非线性径向电场力,通过引入摄动小参数,得出了Fourier级数形式的径向载荷动态分量。运用Donnell壳理论,建立了非线性系统的动力学模型。在线性系统解的基础上,运用摄动法,通过比较系数和消除久期项,得到初始位移激励下弱非线性系统的近似解。对比发现,非线性系统的频率较线性系统的频率有所减小。讨论了非线性频率随系统参数的变化规律,给出了非线性系统动态响应的规律。