無軸承同步磁阻電機逆系統(tǒng)解耦控制仿真研究.pdf

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1、第29卷第2期計算機仿真2012年2月文章編號：1006—9348(2012)02—0416—04無軸承同步磁阻電機逆系統(tǒng)解耦控制仿真研究張漢年1，劉合祥2，孫剛1，于寶明‘(1．南京信息職業(yè)技術(shù)學院電子信息學院，江蘇南京210046；2．東南大學電氣工程學院，江蘇南京210096)摘要：研究無軸承同步磁阻電機穩(wěn)定性控制問題，由于無軸承同步磁阻電機是一個強耦合的非線性系統(tǒng)，為實現(xiàn)負載條件下的穩(wěn)定懸浮運行．需解除電機轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力等多變量之間的耦合關(guān)系。針對前饋補償解耦的缺陷，給出了無軸承同步磁阻電機包含轉(zhuǎn)矩控制和懸浮力控制的統(tǒng)

2、一數(shù)學模型，證明電機逆系統(tǒng)存在，設(shè)計了一種通過非線性狀態(tài)反饋的逆系統(tǒng)解耦控制方案，將復(fù)雜的無軸承同步磁阻電機系統(tǒng)解耦成兩個轉(zhuǎn)子徑向位置二階積分子系統(tǒng)和一個轉(zhuǎn)速一階積分子系統(tǒng)，并用PI和PID調(diào)節(jié)器分別對轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速進行綜合設(shè)計。運用MATLAB軟件對電機控制系統(tǒng)進行仿真。仿真結(jié)果證明，解耦控制方案的有效性，為電機系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供了保證。關(guān)鍵詞：無軸承同步磁阻電機；逆系統(tǒng)；解耦控制中圖分類號：TM743文獻標識碼：AStudyonDecouplingControlSimulationwithInverseSystemforBea

3、ringlessSynchronousReluctanceMotorZHANGHan—nianl，LIUHe—xian92，SUNGan91，YUBao—min91(1．SchoolofElectronicandInformation，NanjingCollegeofInformationTechnology，NanjingJiangsu210046，China；2．CollegeofElectricalEngineering，SoutheastUniversity，NanjingJiangsu210096，China)’ABS

4、TRACT：Bearinglesssynchronousreluctancemotorisastronglycoupledandnonlinearsystem．Inordertoreal-izethesuspensionoperationundertheload，thecouplingsbetweenthetorqueandtheradiallevitationforcesshouldbecanceled．ThewholemathematicalmodelofthemotorWasgiven，includingtorquecon

5、trolandlevitationforcescontrol，andthereversibilityofthemotor'sinversesystemwasproved，SOtheinversedecouplingstrategyWasde—signedusingnon—linearstatefeedback，whichdecoupledthecomplexmotorsystemintotwosecondorderintegralsubsystemsandonefirstorderintegralsubsystem，namedt

6、herotorradialpositionsubsystemsandspeedsubsystem．ThesesubsystemswereseparatelysynthesizedwithPIandPIDcontroller．Modelingandsimulationofthecontrolsys—tenwerestudiedwithMATLAB，andsimulationresultsverifythattheproposedcontrolschemehasgooddecouplingeffectiveness．KEYWORDS

7、：Bearinglesssynchronousreluctancemotor；Inversesystem；Decouplingcontrol1引言無軸承同步磁阻電機是一種新型特種電機，它集磁懸浮軸承與普通同步磁阻電機與一體，兼?zhèn)渥孕D(zhuǎn)和自懸浮功能?，具有無摩擦、無磨損、高速度、高精度、低功耗等一列獨特性能。與永磁型、感應(yīng)型、開關(guān)磁阻型等其他無軸承電機相比，無軸承同步磁阻電機具有轉(zhuǎn)子堅固可靠、系統(tǒng)控制簡單、轉(zhuǎn)矩脈動較低、弱磁性能良好等優(yōu)勢，尤其因其轉(zhuǎn)子上既基金項目：南京信息職業(yè)技術(shù)學院重點科研項目(YKJl0-006)收稿日期：2

8、011—02—20修回日期：2011一05一10．．．——416．--——無永磁體，也無勵磁繞組，更加適合于高溫等惡劣環(huán)境以及超高速等應(yīng)用領(lǐng)域舊1，具有廣闊的應(yīng)用前景。無軸承同步磁阻電機是一個強耦合、多變量、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，其懸浮力兩個分量以及懸浮力和轉(zhuǎn)矩等多