磁悬浮开关磁阻电机参数设计与非线性解耦控制

• 作 者: 刘杰
• 机 构: 江苏大学
• 出 处: 江苏大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 磁阻电机 磁悬浮开关 解耦控制 计算机技术

磁悬浮开关磁阻电机利用磁悬浮技术实现电机转子的稳定悬浮。它不需要设计专门的机械轴承,而是在定子上增加了一套悬浮力绕组,具有速度高、无磨损、效率高的优点,因此在数控机床、航空航天、工业机器人等领域有着广泛的应用前景,对提高我国的经济实力具有重要的研究意义。　　
本文首先介绍了磁悬浮开关磁阻电机的基本工作原理,推导了磁悬浮开关磁阻电机的数学模型。根据实验样机的要求对样机参数进行了设计。参考开关磁阻电机的设计方法,结合悬浮力的要求,对电机本体的主要参数进行计算,确定样机的主要结构参数。利用有限元分析软件建立样机的有限元模型,将仿真得到的悬浮力和转矩特性与数学模型的计算值进行比较,分析了悬浮力和转矩特性。、其次,为实现磁悬浮开关磁阻电机悬浮力和旋转力之间的解耦控制,提出了一种基于改进LM(Levenberg—Marquardt)神经网络逆模型的磁悬浮开关磁阻电机解耦控制方法。该方法将LM算法引入网络,同时采用最近邻聚类法和归一化法对样本数据进行修剪,并采用择优原则对LM模型的选取进行优化。利用MATLAB仿真实验验证了该方法的有效性。表明该方法克服了传统神经网络的缺点,实现了磁悬浮开关磁阻电机径向两自由度悬浮力和旋转力三者之间的解耦。、最后,对磁悬浮开关磁阻电机高速数字控制系统的硬件电路进行了初步设计,包括功率变换器和控制系统设计。对转子位置检测、径向位移检测电路等外围电路进行了结构设计。