本文關(guān)鍵詞：無軸承永磁同步電機(jī)懸浮力建模及運(yùn)行控制研究　出處：《江蘇大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：無軸承永磁同步電機(jī)(BPMSM)集磁軸承和永磁同步電機(jī)的性能于一體,既傳承了磁軸承的無機(jī)械接觸、無需潤滑、使用壽命長等特性,又具有永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、體積小、能量密度高及效率高等特征。近年來,BPMSM相關(guān)理論得到不斷完善,在化工、半導(dǎo)體工業(yè)、生命科學(xué)、飛輪儲能及電動汽車等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。本論文在江蘇省“333工程”(2014)、江蘇省高�？蒲谐晒a(chǎn)業(yè)化推進(jìn)工程(JHB2012-39)及“青藍(lán)工程”的支持下,圍繞BPMSM的懸浮力產(chǎn)生機(jī)理、精確數(shù)學(xué)模型及非線性動態(tài)解耦控制等方面開展了較為深入的研究。本論文的研究內(nèi)容可分為如下四個部分:1.由于徑向懸浮力與轉(zhuǎn)矩控制之間存在著強(qiáng)耦合關(guān)系,為簡化BPMSM的控制系統(tǒng)復(fù)雜性,本文提出了磁場等效電流概念,并對BPMSM轉(zhuǎn)矩和懸浮力產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析,并推導(dǎo)出獲得恒定方向懸浮力的必要條件。2.建立了考慮到轉(zhuǎn)子偏心位移及徑向洛倫茲力影響的精確數(shù)學(xué)模型,并借助電磁分析仿真軟件ANSYS/Maxwell對BPMSM氣隙空間內(nèi)磁通密度分布,懸浮特性進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的通用性、準(zhǔn)確性及可靠性。基于磁場等效電流分析方法,就空載及帶載情況下BPMSM懸浮力的控制方法進(jìn)行了分析,并構(gòu)建了BPMSM系統(tǒng)控制框圖,為轉(zhuǎn)子徑向可控懸浮運(yùn)行提供了理論依據(jù)。3.結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆思想和模糊PID控制理論,本論文提出了一種復(fù)合型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆非線性解耦控制方法�；谠摽刂品椒�,可將BPMSM系統(tǒng)等效為3個積分線性子系統(tǒng),分別為x方向徑向位移子系統(tǒng)、y方向徑向位移子系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度子系統(tǒng)。采用Matlab/Simulink構(gòu)建了BPMSM非線性動態(tài)解耦控制系統(tǒng)的仿真模型,仿真結(jié)果表明該控制方法具有良好的動態(tài)解耦特性及更好的魯棒性能。4.基于運(yùn)行原理及設(shè)計(jì)需求,給出了BPMSM控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方案,并基于DSP TMS320F2812構(gòu)建了數(shù)字控制實(shí)驗(yàn)平臺。在該實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了硬件電路調(diào)試、電機(jī)旋轉(zhuǎn)測試、轉(zhuǎn)子動靜態(tài)懸浮實(shí)驗(yàn)及抗干擾性能測試,并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析研究,驗(yàn)證了控制方法的正確性及可行性。
[Abstract]:The bearingless permanent magnet synchronous motor (BPMSM) in magnetic bearing He Yongci synchronous motor performance in one, not only inherits the magnetic bearing without mechanical contact, no lubrication, long life and other characteristics, but also has the permanent magnet synchronous motor has the advantages of simple structure, small volume, high energy density and high efficiency characteristics in recent years., BPMSM theory has been perfected, in the chemical industry, semiconductor industry, life science, has the potential application value of flywheel energy storage and electric vehicles and other fields. In this paper, Jiangsu Province, "333 project" (2014), Jiangsu province university scientific research industry promotion project (JHB2012-39) and "Blue Project" support next, around the suspension force generation mechanism of BPMSM, to carry out in-depth research on accurate mathematical model and nonlinear dynamic decoupling control. The research contents of this thesis can be divided into four parts as follows: 1. by radial levitation force and torque There is a strong coupling between the control, for the complexity of the control system of simplified BPMSM is proposed in this paper, the magnetic field and the concept of equivalent current, BPMSM torque and suspension force generation mechanism is analyzed in detail, and the necessary conditions are derived to obtain constant levitation force direction.2. is established considering the accurate mathematical model of rotor eccentric displacement and radial force of Lorenz the influence of the electromagnetic simulation software ANSYS/Maxwell and analysis of flux density distribution of BPMSM air gap space, suspension characteristics were analyzed, verified the general mathematical model, accuracy and reliability. The analysis method based on equivalent current magnetic field, no-load and load control method under the condition of BPMSM suspension was analyzed, and the construction of the block diagram of the control system for BPMSM, controllable rotor radial suspension operation provides a theoretical basis for the combination of.3. neural network inverse theory and fuzzy PID control theory, This paper presents a nonlinear inverse decoupling control method of a composite neural network. The control method based on the BPMSM system is equivalent to a score of 3 linear subsystems, respectively X direction of the radial displacement subsystem, y subsystem and the direction of the radial displacement of the rotor rotation speed subsystem. Build a simulation model of BPMSM nonlinear dynamic decoupling the control system using Matlab/Simulink, simulation results show that the robust performance of the.4. control method has better dynamic decoupling characteristics and good operation principle and design requirements are given based on BPMSM control system software, hardware design scheme, and based on the DSP TMS320F2812 to build a digital control experimental platform. The experimental platform of hardware circuit debugging, motor rotation test, rotor static experiment and anti-jamming performance testing, and analyses the experimental results, verify the control The correctness and feasibility of the law.

【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341

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本文編號：1368077