电磁驱动式涡旋压缩机智能控制方法研究

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涡旋压缩机目前广泛应用于各个领域,有很大的科研价值。目前的涡旋压缩机大多数由电机驱动,电机驱动的涡旋压缩机在应用过程中存在诸多缺点,比如有易损件、很难实现无油以及扭矩问题等,这些都是目前需要突破的难点。综合考虑以上问题,所以课题组新提出一种结合磁悬浮技术的涡旋压缩机,以电磁力为驱动力,磁悬浮技术保证无摩擦问题,减少损耗,不需要考虑扭矩的涡旋压缩机——电磁驱动式涡旋压缩机。本文针对电磁驱动式涡旋压缩机的控制方法展开研究,保证其平稳运行,为涡旋压缩机向无油领域发展建立基础。首先,对新提出的电磁驱动式涡旋压缩机的结构及工作原理进行介绍,建立电磁铁的数学模型,通过实验验证其准确性,对电磁驱动式涡旋压缩机的结构及其工作原理进行研究和分析,建立电磁驱动式涡旋压缩机运行时产生的干扰力的数学模型。为了实现电磁驱动式涡旋压缩机的稳定运行,建立动力学数学模型,通过状态空间矩阵,验证系统的能控能观性,基于PID进行控制仿真与实验。其次,通过对电磁驱动式涡旋压缩机控制系统的PID控制方法进行深入研究,发现PID控制应用于此系统对干扰的响应效果达不到预期目的。所以将模糊控制与常规PID控制进行复合,设计模糊自适应PID控制器对电磁驱动式涡旋压缩机进行控制,改善系统的响应,提高系统的各项能力以及系统的动、静态性能。最后,为了验证设计的模糊自适应PID控制器对于电磁驱动式涡旋压缩机磁力驱动器控制系统的优越性,利用MATLAB/Simulink进行仿真分析。同时,又通过d SPACE搭建控制系统的实验台,通过对阶跃响应、轨迹跟踪及动涡盘公转进行实验分析得出结论,与常规PID控制器比较,在调节时间、超调量以及抗干扰等性能上,设计的模糊自适应PID控制器优于常规PID控制器。
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