無軸承異步電機穩(wěn)定性能優(yōu)化控制研究.pdf

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1、第34卷第5期計算機仿真2017年5月文章編號:1006—9348(2017)05—0285—06無軸承異步電機穩(wěn)定性能優(yōu)化控制研究何方舟,卜文紹,李自愿,程相輝(河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院,河南洛陽471003)摘要:針對電機參數(shù)發(fā)生變化和負載擾動導(dǎo)致無軸承異步電機的穩(wěn)定性能下降的問題。為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,在建立了無軸承異步電機狀態(tài)方程的基礎(chǔ)上.分別采用逆系統(tǒng)方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)方法把轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)和懸浮系統(tǒng)解耦成轉(zhuǎn)子磁鏈、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子徑向位移四個獨立的偽線性子系統(tǒng)。對轉(zhuǎn)矩偽線性子系統(tǒng)設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)控制器代替PI控制器,引入指數(shù)趨近律來消減滑模控制器

2、的抖振問題,并采用Lyapunov方法進行了穩(wěn)定性分析。仿真結(jié)果表明,上述方案具有優(yōu)良的動態(tài)解耦性能,解耦后的轉(zhuǎn)矩偽線性系統(tǒng)采用滑模變結(jié)構(gòu)控制具有響應(yīng)速度快和穩(wěn)定性強等特點。關(guān)鍵詞:無軸承異步電機;電機參數(shù)變化;負載擾動;滑模變結(jié)構(gòu)控制中圖分類號:TP391文獻標(biāo)識碼:BStudyonOptimalControloftheStabilityofBearinglessInductionMotorHEFang-zhou,BUWen-shao,LIZi-yuan,CHENGXiang-hui(CollegeofInformationEngineeri

3、ng,HenanUniversityofSci&Tech,LuoyangHenan471003,China)ABSTRACT:Duetothechangeofmotorparametersandloaddisturbance,thestableperformanceofthebearinglessinductionmotorwilldecrease.Basedonthestateequationofthebearinglessinductionmotor,byusingtheinversesystemmethodandtheneuralnetw

4、orkinversesystemmethod,thetorquesystemandthesuspensionsystemarede—coupledintorotorflux,rotorspeedandrotorradialdisplacementfourindependentpseudolinearsubsystems.SlidingmodevariablestructurecontrollersaredesignedtoreplacethePIcontrollerinthepseudolinearsystemoftorque,andtheLy

5、apunovmethodisusedtoanalyzeitsstability.Thesimulationresultsshowthatthedecouplingschemehasex—cellentdynamicdecouplingperformance,thedecoupledtorquepseudolinearsystemadoptsslidingmodevariablestructurecontrolwithfastresponseandstrongability.KEYWORDS:Bearinglessinductionmotor;M

6、otorparametervariation;Loaddisturbance;Slidingmodevariablestructurecontro】1引言無軸承電機是一種對電機轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力同時控制的新型電機[1。3]。因結(jié)構(gòu)緊湊、可靠、節(jié)能、高效等優(yōu)點,無軸承異步電機代表著更先進的生產(chǎn)力。無軸承異步電機定子上的轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮繞組共同作用產(chǎn)生了懸浮力.其內(nèi)部存在著復(fù)雜的電磁耦合關(guān)系,要對其進行高精度控制.就要解決其各個變量之間強耦合問題。逆系統(tǒng)方法是一種多變量、非線性反饋線性化方法,其應(yīng)用面廣、數(shù)學(xué)推導(dǎo)簡明.已被應(yīng)用到交流電機的解耦控制中[4

7、-6]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆解耦方法將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近和容錯能力和逆系統(tǒng)方法的解耦線性化特點相結(jié)合.受到了廣泛的關(guān)注[7。8]。文獻[9]設(shè)計了魯棒伺服調(diào)節(jié)器,使系統(tǒng)對負載擾動具有強魯棒性,但未考慮電機參數(shù)(轉(zhuǎn)子電阻)的變化對系統(tǒng)的基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(51277053)收稿日期:2016—06—28修回日期:2016—07—06影響。在實際系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)子電阻會隨著電機溫升和集膚效應(yīng)而發(fā)生變化.直接影響電機轉(zhuǎn)子磁場定向的準(zhǔn)確性,從而破壞電機解耦關(guān)系,最終導(dǎo)致控制系統(tǒng)動態(tài)性能變差。滑模變結(jié)構(gòu)控制方法可根據(jù)實際需要.設(shè)計與控制對象參數(shù)變化及外部擾動無關(guān)

8、的滑動模態(tài),更加適用于非線性高階次多變量的控制對象[1?。文獻『11]針對異步電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)控制器,但未使用逆系統(tǒng)方法解耦。故本文在無軸

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