基于内模控制无轴承异步电机解耦控制的研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要无轴承电机是集转矩控制绕组和悬浮控制绕组于一体，同时具备转子旋转和悬浮功能的新型电机，其独特的结构设计和复杂的运行控制已成为高速、超高速电机领域研究的热点。无轴承电机自问世以来，受到国内外专家学者的广泛关注。无轴承异步电机以其结构简单、运行可靠、功率密度大等优势，成为被研究最多的无轴承电机类型之一，在化工、医疗、机械加工制造、航空航天等超纯净和高速传动领域有广泛的应用前景。本文以无轴承异步电机为研究对象，着重研究了无轴承异步电机的数学模型、控制策略及数字控制系统。主要研究工作如下：(1)阐述了无轴承异步电机的基本结构、工作原理和径向悬浮力的产生机理。在此基础上，推

2、导了在两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型，建立了转子运动方程。(2)针对无轴承异步电机电磁转矩和径向悬浮力相互耦合的特性，本文研究了结合转矩控制绕组转子磁场定向控制和悬浮控制绕组悬浮力独立控制的控制策略。为了提高系统的解耦性能和抗干扰能力，提出了一种改进型内模控制器，用于实现转矩控制绕组定子电流解耦和悬浮控制绕组径向悬浮力的稳定控制。仿真结果表明，采用新型控制策略后系统具有较强的抗扰性和跟随性，实现了转子稳定悬浮运行。(3)为实现无轴承异步电机电磁转矩和径向悬浮力的动态非线性解耦，本文在利用逆系统方法构建伪线性系统的基础上，提出附加多内模切换控制器实现转速、磁链和径向位移子系统的

3、闭环控制，提高了系统对模型参数及负载扰动的鲁棒性。仿真结果验证了该控制系统具有优良的动静态性能。(4)设计了以TMS320F2812DSP为核心的无轴承异步电机数字控制系统，详细阐述了硬件电路功能模块和软件的主要程序结构图，为控制策略的验证和进～步研究提供了可靠的实验平台。关键词：无轴承异步电机，解耦，改进型内模控制器，悬浮力独立控制，逆系统，多内模切换控制器，TMS320F2812DSP，数字控制系统江苏大学硕士学位论文ABSTRACTBe撕nglessmotoris011ekindofnewmotolls．Itcomainstorquecontrolwindingsa11dsuspe

4、nsioncontrol、^，indings，wllichhaVef血ctiollSoflettingrotorrotatea11dsuspendinthes锄etime．nsuniques仇lcturedesignaJldcomplexoperationcomrolstrategyhasbecomeafocuSofresearchinmefieldsofhigllmotorsaIldsuperhi曲motors．Bearinglessmotorhas甜ractedanentionbydomesticandforeigllexpertsa11dscholarssinceitwaSdesi

5、gned．Withthemerjtsofitssimplesnllcture，reliableoperationaIldhi曲dens时ofpower，bearinglessinductionmotorwhich、ⅣaSstudiedmorethallothert)，pesofbearinglessmotorshaSawide印plicationprospectinthefieldsofchemicalindustⅨmedical，machine巧manuf．acturing，aerospaceandotllerfieldsofhighpurityandhighspeed．T11isdi

6、ssertationfocusesonresearchofmathematicalmodel，contmlstrategyallddigitalcontrolsystemofbearinglessinductionmotor．ThemainworkofthisdissertationispresentedaSfollows：(1)]【’llisdissertatione12Lboratesbasicsnucnlre，workingprincipleofbea“nglessinductionmotoraIldgenerationmechallismofradialsuspensionfor

7、ce．OnthebasisoftllisaIlaJysis，mathematicalmodelsofbearinglessinductionmotorarededucedin铆o-phaseStaticcoordinate锄dt、vo-phaSerotatingcoordinate．Inadditioll'therotormotionequationsareestablished．(2)Duetos仃0119-coupledchar