永磁直线同步电机推力补偿控制技术研究

发布时间：2017-08-14 15:04

  本文关键词：永磁直线同步电机推力补偿控制技术研究

  更多相关文章： 永磁直线同步电机 CMAC-PID控制 有限元分析 ANSOFT 推力波动

【摘要】：永磁同步直线电机(PMLSM)由旋转电机转变而来,其相对于旋转电机而言存在推力大、响应速度快、高精度等优点,但是也存在不可否认的缺陷。一方面,由于直线电机由于没有中间传动机制,负载直接加在直线电机上,因此负载的变化直接传输给直线电机,使直线电机的推力发生变化。直线电机的推力波动可能会在低速运行时引起共振,从而恶化其控制效果。另一方面,直线电机的结构可以看成由旋转电机沿截面展开,因此,其自身存在端部效应和齿槽效应也使直线电机的推力产生波动。本文从两个不同的角度对PMLSM的推力波动进行补偿。首先,本文介绍永磁同步直线电机的基本结构和运行原理,简述矢量控制和SVPWM控制原理,分析其数学模型,并在MATLAB/SIMULINK中建立PMLSM控制仿真模型。其次,本文分别从控制角度和结构改善角度对PMLSM的推力波动进行补偿和抑制。从控制角度,本文采用PID和CMAC复合控制的方法,跟踪PMLSM的电流,实现对其推力的控制,比较PID控制、CMAC控制和复合控制的跟踪效果,验证了复合控制方法的优越性。从改变结构的角度,本文采用有限元分析方法,对引起PMLSM推力波动的因素进行分析,从抑制齿槽力波动的角度抑制推力波动,在ANSOFT有限元分析软件中建立PMLSM模型并仿真,观察静态磁场和PMLSM运行状态下的瞬态磁场,分析不同磁极情况下齿槽力的变化情况。仿真结果表明,PID-CMAC复合控制方法增强了系统的稳定性,抑制了系统的扰动,大大减小了超调,加快了控制响应的速度。有限元分析结果表明,在不改变电机的基本结构的情况下,设置极距为齿距的1.5倍左右,会减小齿槽力的大小,削弱齿槽效应对推力的影响,达到抑制齿槽效应的效果,提高电机系统的稳定性。
【关键词】：永磁直线同步电机 CMAC-PID控制 有限元分析 ANSOFT 推力波动
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题来源及研究目的和意义12-13
• 1.2 国内外研究状况13-16
• 1.2.1 永磁同步直线电机的国内外研究状况13-14
• 1.2.2 直线电机推力补偿的国内外研究状况14-16
• 1.3 论文中的关键技术16-18
• 1.3.1 智能控制技术16
• 1.3.2 有限元分析技术16-18
• 1.4 主要研究内容和组织结构18
• 1.5 本章小结18-19
• 第2章 PMLSM的数学模型及控制原理19-35
• 2.1 PMLSM的基本结构和原理19-21
• 2.2 PMLSM的矢量控制原理21
• 2.3 SVPWM技术简介及原理21-23
• 2.4 PMLSM的建模23-31
• 2.4.1 PMLSM的坐标变换23-25
• 2.4.2 PMLSM的数学模型25-27
• 2.4.3 PMLSM的仿真27-31
• 2.5 PMLSM推力波动产生的原因31-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 PMLSM的CMAC-PID控制器设计35-49
• 3.1 小脑模型神经网络(CMAC)控制35-38
• 3.1.1 人工神经网络35-36
• 3.1.2 CMAC的发展和特点36-37
• 3.1.3 CMAC的结构及原理37-38
• 3.1.4 CMAC的算法38
• 3.2 PID控制38-42
• 3.2.1 PID控制原理38-40
• 3.2.2 几种数字PID算法40-42
• 3.3 CMAC-PID的复合控制42-48
• 3.3.1 CMAC-PID复合控制方案42
• 3.3.2 CMAC-PID复合控制算法42-43
• 3.3.3 CMAC-PID复合控制结构43-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 基于齿槽效应的PMLSM有限元分析49-57
• 4.1 有限元模型建立49-50
• 4.2 齿槽力的数学模型50-52
• 4.3 PMLSM的有限元分析52-55
• 4.3.1 电机磁场分布53-54
• 4.3.2 电机齿槽力的仿真54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 结论与展望57-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间取得科研成果情况61-62
• 致谢62

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