无轴承异步电机动态解耦与不平衡振动控制系统研究

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1、分类号UDC密级编号D13硕士学位论文无轴承异步电机动态解耦与不平衡振动控制系统研究StudyonDynamicDecouplingandUnbalanceVibrationControlSystemofBearinglessInductionMotor学位申请人：路春晓指导教师：卜文绍教授一级学科：控制科学与工程二级学科：控制理论与控制工程学位类别：工学硕士2015年05月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不

2、包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要摘要无轴承异步电机是磁轴承和普通异步电机的有机结合体，它同时具有磁轴承和异步电机的优点和功能，在诸多领域都具有广阔的应用前景。但无轴承异步电机的运行机理也决定了它是一个具有强耦合特性的复杂非线性被控对象，实现各被控变量间的动态解耦是其高性能稳定运行的前提，同时，难以避免的转子质量偏心问题也会导致转子的不平衡振动，影响系统的悬浮控制精度。因此，对无轴承异步电机动态解耦及不平衡振动补

3、偿控制的研究具有重要意义。本文从无轴承异步电机的运行机理出发，推导了电机的数学模型，并对基于逆系统方法的动态解耦控制策略和基于转子振动最小位移原则的不平衡振动补偿方法进行了研究，主要研究工作包括：1.在转子磁场定向坐标系下，考虑定子绕组电流动态特性的影响，建立了无轴承异步电机状态方程，研究了电压控制型的逆系统解耦控制策略，理论分析和仿真结果表明：采用该控制策略不仅可以有效实现转速、磁链及径向位移间的动态解耦，还能在一定程度上简化控制系统的结构。2.为进一步简化悬浮系统的逆模型，研究了基于转矩系统合成气隙磁链的磁悬浮系统逆解耦控制策略，理论分析和仿

4、真结果表明：采用该控制策略不仅能获得良好的解耦性能，还能有效简化悬浮系统的解耦运算。3.分析了转子不平衡振动产生的原因，并根据转子不平衡振动位移信号的特点提出了基于旋转变换滤波和LMS自适应滤波器的两种转子不平衡振动位移提取方法，仿真验证了这两种方法的有效性。4.设计了反馈加前馈补偿控制器和自适应前馈补偿控制器来对转子的不平衡振动进行补偿，仿真结果表明：这两种补偿控制策略都能有效抑制转子的不平衡振动，提高转子的悬浮控制精度。本文提出的动态解耦与不平衡振动补偿控制策略，为无轴承异步电机高性能控制器的研究与开发奠定了理论和技术基础。关键词：无轴承异步

5、电机；逆系统动态解耦；不平衡振动；振动补偿论文类型：应用基础研究选题来源：国家自然科学基金项目IABSTRACTABSTRACTBearinglessinductionmotorisacombinationofmagneticbearingandnormalinductionmotor,withbothadvantagesandfunctionsofthem,soithaswideapplicationprospectinmanyfields.Buttheoperationmechanismofbearinglessinductionmotora

6、lsodeterminesthatitisacomplexnonlinearcontrolledobjectwithstrongcouplingcharacteristics,realizingthedynamicdecouplingbetweeneachcontrolledvariableisthepremiseforitshighperformanceoperation.Moreover,theinevitablerotormasseccentricityproblemcanalsoleadtotheunbalancevibrationofr

7、otor,whichwillinfluencethecontrolpreciousofsuspensionsystem.Therefore,itisimportanttostudyonthedynamicdecouplingandunbalancevibrationcompensationcontrolofbearinglessinductionmotor.Inthispaper,startingfromtheoperationmechanismofbearinginductionmotor,themathematicalmodelofthemo

8、torisderived,andalsothedynamicdecouplingcontrolstrategybasedoninvers