基于贝叶斯证据框架LS-SVM的12/14混合定子磁悬浮开关磁阻电机无位置/位移传感器控制研究

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磁悬浮开关磁阻电机是开关磁阻电机和磁悬浮电机的继承和发展,不仅继承了开关磁阻电机大功率、高转速及适应于恶劣环境等优越性能,而且充分发挥了磁悬浮电机无摩擦、低损耗、轴向空间利用率高等优点,在飞轮储能、涡轮分子泵、离心机、航空航天等领域具有广阔的应用前景。探索磁悬浮开关磁阻电机无位置/位移传感器技术为进一步提高系统的集成度,增强系统的高速性和环境适应性奠定了基础,对实现磁悬浮开关磁阻电机低成本、实用化具有重要的实际意义。  论文在国家自然基金(51377074、51307077)项目的资助下,以12/14混合定子BSRM为研究对象,以实现无位置/位移传感器控制研究为目标,围绕12/14混合定子BSRM磁链特性分析、无位置/位移传感器原理和建模、无位置/位移传感器运行控制、数字实验系统等关键技术开展研究。论文主要研究内容与成果概略如下:  (1)在分析12/14混合定子BSRM基本结构和运行机理的基础上,基于等效磁路和虚位移定理建立了数学模型,利用有限元法分析了悬浮绕组与转矩绕组磁链的耦合关系、悬浮绕组间磁链耦合关系,获取了转矩极和悬浮极磁链曲线,为建立无位置/位移传感器模型提供了训练和测试样本。  (2)在论述12/14混合定子BSRM无位置/位移传感器原理的基础上,建立了基于LS-SVM的12/14混合定子BSRM无位置/位移传感器模型。采用贝叶斯证据框架的三个准则来优化LS-SVM模型的权向量、正则化参数和核参数,提高模型预测的快速性和精确性,实现了全速度范围内转子位置/位移综合检测。  (3)提出了基于鲁棒PID径向位移控制的12/14混合定子BSRM无位置/位移传感器运行控制,研究了闭环控制策略、开关控制策略、与悬浮绕组电流给定值的确定方法,分析了鲁棒PID控制器的运行原理,开展了相关仿真研究,验证了所提控制策略的正确性。  (4)构建了以TMS320F28335为控制核心的12/14混合定子BSRM无位置/位移传感器数字实验系统,设计了功率变换器、驱动电路、过电流保护电路、缓冲电路、电流检测等硬件电路,并设计了主程序、初始化、中断等软件的实现流程图。  最后,在总结全文主要工作和创新成果基础上,展望了需要进一步研究的内容和方向。
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