磁悬浮开关磁阻电机的模糊pid控制器设计.docx

磁悬浮开关磁阻电机的模糊PID控制器设计

1.99万字 59页 原创作品，已通过查重系统


摘要
为了解决开关磁阻电机高速运行时的轴承与转子轴间的摩擦和磨损问题，引出了磁悬浮开关磁阻电机的概念。利用磁轴承与开关磁阻电机定子绕组的相似性，把产生悬浮力的绕组和产生转矩力的绕组叠压在定子上，以产生使电机转子稳定悬浮和旋转的力，并通过一定的控制策略，适时调整各绕组中的电流，实现电机的稳定运行。
由于磁悬浮开关磁阻电机旋转绕组和悬浮绕组之间存在着十分复杂的电磁耦合关系，且工作时容易出现磁饱和及转子偏心等非线性理想状态，因此精确数学模型的求取及悬浮力的解耦控制十分复杂。本论文对磁悬浮开关磁阻电机的数学模型及解耦控制方法进行了深入的研究，具体内容如下：
首先，在介绍磁悬浮开关磁阻电机的结构特点的基础上，本文详细阐述了该电机的运行机理。
其次，推导了磁悬浮电机的悬浮力控制的数学模型。根据虚位移原理、等效磁路法，推导出各绕组自感及相互间互感的电感矩阵，进而根据机电能量转换原理详细推导出磁悬浮开关磁阻电机的悬浮力和转矩的理论公式。
接下来，介绍了逆系统方法的基本原理。在推导出的磁悬浮开关磁阻电机的数学模型的基础上，运用逆系统的局部解耦线性化方法将磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统解耦线性化为两个单输入单输出子系统。
最后，介绍了模糊控制的基本原理。对上述的复合伪线性系统设计了模糊PID控制器，且利用仿真试验对该方法的有效性进行了验证。


关键词：磁悬浮开关磁阻电机，悬浮力，数学模型，逆系统，模糊PID控制