无轴承感应电机自抗扰LSSVM逆系统控制研究

发布时间：2020-07-03 15:00

【摘要】：无轴承感应电机结合了感应电机和磁轴承的特点,既能产生驱动负载的电磁转矩,又能产生支承转子的径向悬浮力,其潜在的应用价值和复杂的运行控制己成为目前高速交流传动领域一个新的研究方向。无轴承感应电机中转速和转子径向位置通常采用PID控制,使得无轴承感应电机在运行过程中,一定程度上产生了过高超调、振荡以及对外部扰动过分敏感现象,这都影响了电机高性能运行。因此,对无轴承感应电机控制系统中转速和转子径向位置控制器进行优化设计具有重要的理论价值与现实意义。首先,本文对无轴承感应电机,非线性系统以及自抗扰控制技术的研究现状、发展趋势和应用领域进行了简要概述。以无轴承感应电机的非线性控制为研究重点,介绍了经典PID控制器的基本原理,分析了无轴承感应电机的数学模型、应用最小二乘支持向量机理论进行逆模型识别,构建出复合伪线性系统,建立了基于无轴承感应电机最小二乘支持向量机的逆方法控制系统,并进行仿真与分析。其次,为了抑制电机因使用经典PID控制器而产生的转速和转子径向位置超调,减少电机参数变化以及增加负载产生扰动对系统稳定性的影响,本文采用自抗扰控制器代替经典PID控制器并对自抗扰控制器进行速度模块与径向悬浮位移模块的优化设计,并基于无轴承感应电机最小二乘支持向量机逆方法控制系统进行仿真。仿真结果证明了优化后的自抗扰控制方法能够有效地减小和消除系统的超调。本文亦在转速突变和负载突变两种工况下分别进行了对比仿真分析与研究,仿真结果表明优化后的自抗扰控制方法增强了电机的抗干扰能力,提高了无轴承感应电机的鲁棒性和适应性。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM346
【图文】：

用无机械接触式磁悬浮结构不会产生摩擦，且不会使血细胞破损。苏黎世联邦工学院和Levitronix公司研制成功的无轴承永磁电机驱动的血泵和可以移植到人体内的左心室辅助装置己经在临床中应用，如图1.1b所示。a 液压泵 b 无轴承心脏伺服电机图 1.1 无轴承电机的应用Fig. 1.1Application of Bearingless Induction Motor1.3 非线性控制系统概述非线性控制系统是一个输入量与输出量无法用一定的线性关系来描述的控制系统，其运动微分方程是通过非线性的常微分方程来描述的[27]。在早期涌现的控制系统绝大多数被认为是线性的，例如液面高度控制器、瓦特蒸汽控制器等。换而言之，在研究领域中，选取了系统的某一线性模型去取代真实的系统。但是在真实的系统里，隐含的诸多非线性系统也通过线性关系去替代，一些没有顾及到的非线性关系就被我们无视掉，最后形成了现在的线性系统模型。便随科学技术的不断提高，被研究的控制对象类别不计其数，其控制系统同时变得复杂化，并且对控制的精度也出现了新的精密的要求，线性系统模型并不

其绕组结构如图2.1 所示，由图可知电机的定子槽中有两套绕组。靠近内圆的三相绕组 ZA、ZB、ZC为转矩绕组，转矩绕组除控制无轴承感应电机的电磁转矩外，还为悬浮力的控制提供偏置磁场。靠近外圆的三相绕组 XA、XB、XC为悬浮控制绕组，为悬浮力的控制提供控制磁场，即控制电机转轴的径向悬浮。如果让无轴承感应电机产生可控的径向悬浮力，两套绕组的极对数必须满足 P1=P2±1，且ω1=ω2，其中 P1、其中 P1、ω1分别为悬浮控制绕组的极对数和电角频率，P2、ω2分别为转矩绕组的极对数和电角频率。在图 2.1中，转矩绕组的极对数 P1=1

【参考文献】

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1 张涛;朱q

本文编号：2739817