磁懸浮開關磁阻電機的模糊PID控制器設計

1.99萬字 59頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要
為了解決開關磁阻電機高速運行時的軸承與轉(zhuǎn)子軸間的摩擦和磨損問題，引出了磁懸浮開關磁阻電機的概念。利用磁軸承與開關磁阻電機定子繞組的相似性，把產(chǎn)生懸浮力的繞組和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩力的繞組疊壓在定子上，以產(chǎn)生使電機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮和旋轉(zhuǎn)的力，并通過一定的控制策略，適時調(diào)整各繞組中的電流，實現(xiàn)電機的穩(wěn)定運行。
由于磁懸浮開關磁阻電機旋轉(zhuǎn)繞組和懸浮繞組之間存在著十分復雜的電磁耦合關系，且工作時容易出現(xiàn)磁飽和及轉(zhuǎn)子偏心等非線性理想狀態(tài)，因此精確數(shù)學模型的求取及懸浮力的解耦控制十分復雜。本論文對磁懸浮開關磁阻電機的數(shù)學模型及解耦控制方法進行了深入的研究，具體內(nèi)容如下：
首先，在介紹磁懸浮開關磁阻電機的結(jié)構(gòu)特點的基礎上，本文詳細闡述了該電機的運行機理。
其次，推導了磁懸浮電機的懸浮力控制的數(shù)學模型。根據(jù)虛位移原理、等效磁路法，推導出各繞組自感及相互間互感的電感矩陣，進而根據(jù)機電能量轉(zhuǎn)換原理詳細推導出磁懸浮開關磁阻電機的懸浮力和轉(zhuǎn)矩的理論公式。
接下來，介紹了逆系統(tǒng)方法的基本原理。在推導出的磁懸浮開關磁阻電機的數(shù)學模型的基礎上，運用逆系統(tǒng)的局部解耦線性化方法將磁懸浮開關磁阻電機懸浮系統(tǒng)解耦線性化為兩個單輸入單輸出子系統(tǒng)。
最后，介紹了模糊控制的基本原理。對上述的復合偽線性系統(tǒng)設計了模糊PID控制器，且利用仿真試驗對該方法的有效性進行了驗證。


關鍵詞：磁懸浮開關磁阻電機，懸浮力，數(shù)學模型，逆系統(tǒng)，模糊PID控制