【摘 要】
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无轴承异步电机是集磁轴承与异步电机功能于一体的新型电机,它具有结构简单、易于弱磁升速、磁悬浮力刚度系数大等特点。转子径向位移的精确检测,是实现无轴承电机稳定悬浮控制
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无轴承异步电机是集磁轴承与异步电机功能于一体的新型电机,它具有结构简单、易于弱磁升速、磁悬浮力刚度系数大等特点。转子径向位移的精确检测,是实现无轴承电机稳定悬浮控制的关键问题,使用电涡流位移传感器不但增大了系统成本,还限制了电机临界转速的提高。无轴承异步电机是一个复杂的非线性强耦合对象,要实现其高性能控制,需要对相关变量进行解耦。本文结合最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法,研究了无轴承异步电机的逆系统解耦控制策略和转子位移自检测方法,主要工作包括: 1.针对无轴承异步电机的非线性、强耦合性问题,将 LS-SVM辨识建模与逆系统理论相结合,提出了 LS-SVM逆系统解耦控制策略。首先,运用 LS-SVM学习建模得到电机LS-SVM逆模型;然后,将LS-SVM逆模型与原系统相串联,将无轴承异步电机解耦成四个二阶线性积分子系统,并对各子系统分别进行了闭环控制。仿真结果表明:该方法能够实现转速、磁链、径向位移间的非线性解耦控制。 2.针对无轴承异步电机转子径向位移的自检测问题,提出了 LS-SVM位移观测方法。首先,将 LS-SVM引入到悬浮系统状态空间模型中,利用 LS-SVM逼近无轴承异步电机磁悬浮系统状态空间模型中的非线性部分;然后,设计位移观测器,并对观测器进行了稳定性分析;最后,设计了无轴承异步电机无位移传感器控制系统。仿真实验表明:LS-SVM位移观测器不依赖于无轴承异步电机的完整数学模型,能够以较高精度为控制系统提供转子径向位移反馈信息,为无轴承异步电机的无位移传感器运行控制提供了一条新思路。 3.为实现无轴承异步电机无位移传感器运行控制,提出了一种基于 LS-SVM预测模型的位移估计方法。首先,以带位移传感器运行时的悬浮绕组磁链、定子电流,转矩绕组定子电流和转子径向位移等作为 LS-SVM的训练样本,经过离线训练构建了转子位移预测模型;然后,利用位移预测模型的泛化能力,进行了转子位移估计。仿真实现了无轴承异步电机无位移传感器运行控制,并且系统具有受电机参数影响较小的特点。
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