本文關(guān)鍵詞：無(wú)軸承異步電機(jī)懸浮系統(tǒng)非線性濾波器自適應(yīng)逆控制研究

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【摘要】：無(wú)軸承異步電機(jī)(Bearingless Induction Motor,BIM)具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單,無(wú)摩擦,易于弱磁控制,高速和超高速運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn),在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械、農(nóng)用發(fā)電設(shè)備、半導(dǎo)體工業(yè)、生命科學(xué)、飛輪儲(chǔ)能等高科技領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景,但是BIM具有復(fù)雜的電磁關(guān)系,是多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng),其旋轉(zhuǎn)力和徑向懸浮力之間、兩自由度徑向懸浮力之間都存在著非常復(fù)雜的耦合關(guān)系,要實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮和可控運(yùn)行,提高控制精度,必須對(duì)其進(jìn)行非線性動(dòng)態(tài)解耦控制,因此考慮BIM的自適應(yīng)逆解耦控制具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。論文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“數(shù)控機(jī)床高速磁懸浮電主軸自適應(yīng)逆解耦控制及數(shù)字化技術(shù)(61174055)”等多項(xiàng)課題的支持下,圍繞BIM的控制開展理論和實(shí)驗(yàn)研究。本文首先分析BIM的轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮繞組結(jié)構(gòu),研究了BIM的懸浮原理,并且借助麥克斯韋張量法建立了二自由度BIM的數(shù)學(xué)模型及運(yùn)動(dòng)方程,為后續(xù)仿真研究奠定理論基礎(chǔ)。其次,本文在BIM轉(zhuǎn)矩與懸浮力獨(dú)立控制理論的基礎(chǔ)上,并且將非線性自適應(yīng)濾波器和逆系統(tǒng)控制方法相結(jié)合,提出了基于非線性自適應(yīng)濾波器的懸浮系統(tǒng)自適應(yīng)逆解耦控制策略。利用非線性自適應(yīng)濾波器對(duì)懸浮系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)建模與逆系統(tǒng)建模,復(fù)制逆模型,將其串接在系統(tǒng)之前作為自適應(yīng)逆控制器,同時(shí)采用一種變步長(zhǎng)最小均方算法在線調(diào)節(jié)其權(quán)值系數(shù)。該方法不僅無(wú)需辨識(shí)轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁鏈,而且利用非線性濾波器可解決精確建模的問(wèn)題,并在建模過(guò)程中解決各變量間的耦合問(wèn)題。仿真實(shí)驗(yàn)表明,該控制策略完成了懸浮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)解耦。最后,設(shè)計(jì)了BIM基于dSPACE的硬件控制系統(tǒng),并構(gòu)建了試驗(yàn)平臺(tái)。給出了外圍擴(kuò)展硬件系統(tǒng)的主電路和控制電路的設(shè)計(jì)原理圖,詳細(xì)說(shuō)明了在線實(shí)驗(yàn)過(guò)程,并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)軸承異步電機(jī) 解耦控制 自適應(yīng)濾波器 自適應(yīng)逆 d SPACE控制系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM343;TN713
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 無(wú)軸承電機(jī)概述8-12
• 1.1.1 無(wú)軸承電機(jī)的研究背景及意義8-9
• 1.1.2 無(wú)軸承電機(jī)在國(guó)內(nèi)外的研究概況9-10
• 1.1.3 無(wú)軸承電機(jī)的工業(yè)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)10-12
• 1.2 無(wú)軸承異步電機(jī)控制的主要方法12-16
• 1.3 論文工作提出及內(nèi)容安排16-18
• 第二章 無(wú)軸承異步電機(jī)的基本理論18-25
• 2.1 無(wú)軸承異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2 無(wú)軸承異步電機(jī)徑向懸浮力產(chǎn)生原理19-21
• 2.2.1 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電磁力19-20
• 2.2.2 徑向懸浮力產(chǎn)生原理20-21
• 2.3 無(wú)軸承異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.3.1 無(wú)軸承異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)基本方程21-22
• 2.3.2 無(wú)軸承異步電機(jī)徑向懸浮力方程22-24
• 2.3.3 無(wú)軸承異步電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 無(wú)軸承異步電機(jī)懸浮系統(tǒng)自適應(yīng)逆控制25-46
• 3.1 自適應(yīng)逆控制的發(fā)展25-26
• 3.2 自適應(yīng)逆控制基本原理及特點(diǎn)26-29
• 3.2.1 自適應(yīng)逆控制的基本結(jié)構(gòu)26-27
• 3.2.2 擾動(dòng)消除系統(tǒng)27-28
• 3.2.3 具有擾動(dòng)消除的自適應(yīng)逆控制系統(tǒng)28-29
• 3.3 非線性濾波器及最小均方誤差算法選擇29-34
• 3.3.1 非線性自適應(yīng)濾波器的選擇29-31
• 3.3.2 最小均方誤差算法的選擇31-34
• 3.4 無(wú)軸承異步電機(jī)懸浮系統(tǒng)的建模及逆建模34-41
• 3.4.1 懸浮系統(tǒng)的建模34-37
• 3.4.2 懸浮系統(tǒng)的逆建模37-41
• 3.5 無(wú)軸承異步電機(jī)懸浮系統(tǒng)自適應(yīng)逆控制系統(tǒng)構(gòu)建及仿真41-44
• 3.5.1 控制系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建41-42
• 3.5.2 自適應(yīng)逆控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)研究42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 第四章 無(wú)軸承異步電機(jī)dSPACE試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)46-68
• 4.1 基于dSPACE的電機(jī)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)46-56
• 4.1.1 dSPACE本身硬件部分47-48
• 4.1.2 外圍擴(kuò)展硬件主電路48-50
• 4.1.3 外圍硬件控制電路50-56
• 4.2 dSPACE控制系統(tǒng)開發(fā)軟件56-57
• 4.2.1 實(shí)時(shí)工作室RTW56
• 4.2.2 實(shí)時(shí)接口軟件RTI56-57
• 4.2.3 綜合實(shí)驗(yàn)與調(diào)試軟件ControlDesk57
• 4.3 dSPACE的具體實(shí)施流程57-58
• 4.4 基于dSPACE的無(wú)軸承異步電機(jī)控制試驗(yàn)研究58-67
• 4.4.1 基本控制方法的試驗(yàn)分析59-65
• 4.4.2 無(wú)軸承異步電機(jī)自適應(yīng)逆解耦控制的實(shí)現(xiàn)方法65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 論文的主要工作68-69
• 5.2 研究工作展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果75

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本文編號(hào)：683107