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控制理论与应用 2019年第6期36卷 939-950页

作者：孙宇新唐敬伟施凯朱熀秋江苏大学电气信息工程学院

无轴承异步电机(BIM)的转子磁链电压模型中含有纯积分环节,其积分初值和累计误差会影响磁链观测精度,进而使转速估计产生严重失真.为了实现BIM无速度传感器运行,本文借鉴模型参考自适应法(MRAS)基本结构,将改进二阶广义积分器与锁频环... 详细信息

无轴承异步电机(BIM)的转子磁链电压模型中含有纯积分环节,其积分初值和累计误差会影响磁链观测精度,进而使转速估计产生严重失真.为了实现BIM无速度传感器运行,本文借鉴模型参考自适应法(MRAS)基本结构,将改进二阶广义积分器与锁频环结合以代替原有纯积分器,提出了一种新的基于MRAS的BIM无速度传感器控制方法,构建了BIM转子磁链定向无速度传感器矢量控制系统.并且,基于MATLAB/Simulink的仿真验证和基于dSPACE的实验结果表明:与传统电压模型观测方法相比,所提出的转子磁链电压模型有效避免了纯积分环节带来的直流偏移和积分初值影响,有着更好的观测效果.同时,基于无轴承异步电机转子磁链定向无速度传感器矢量控制系统,电机能稳定悬浮运行,估算转速和实测转速具有很好的一致性.

关键词：无轴承异步电动机改进模型 MRAS isogi-fll 转子磁链定向无速度传感器

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无轴承异步电机悬浮系统滑模鲁棒控制及无速度传感器运行研究

无轴承异步电机悬浮系统滑模鲁棒控制及无速度传感器运行研究

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作者：唐敬伟江苏大学

学位级别：硕士

无轴承异步电机(Bearingless Induction Motor,BIM)是一种结构简单牢固,无轴承摩擦,易于高速和超高速运行的新型特种电机,在制造业、新能源、微电子、生物医学等高新技术领域有着极大的应用潜力。然而,由于BIM内部绕组分布,使BIM有着复... 详细信息

无轴承异步电机(Bearingless Induction Motor,BIM)是一种结构简单牢固,无轴承摩擦,易于高速和超高速运行的新型特种电机,在制造业、新能源、微电子、生物医学等高新技术领域有着极大的应用潜力。然而,由于BIM内部绕组分布,使BIM有着复杂的电磁关系,其转速、电磁转矩与径向悬浮力以及径向悬浮力相互之间都存在着耦合关系,并且BIM在实用化应用中需要两套功率电路进行驱动控制,这些将提高BIM控制系统设计难度以及使用成本。因此,实现BIM解耦控制以及降低BIM使用成本是确保BIM可靠运行以及工业化应用的关键技术难题。为此,在国家自然科学基金(61174055)和江苏省重点研发计划(BE2016150)等课题的资助下,以二自由度BIM为研究对象,对其悬浮系统解耦控制技术以及无速度传感器技术展开理论和实验研究。针对BIM悬浮系统控制的需要,本文提出了基于HJI理论的BIM悬浮系统滑模鲁棒解耦控制策略。首先,在悬浮系统建模时,将系统不确定性以及外界扰动考虑其中,建立新的悬浮系统运动模型。然后,以所设计的滑模鲁棒控制器代替传统的PID控制器,采用的滑模鲁棒控制器不依赖于BIM精确数学模型且可忽略电机参数变化的影响,并通过设计合适的滑模控制律满足HJI不等式鲁棒条件来确保控制系统的稳定性。最后仿真对比实验表明,该方法了实现BIM悬浮系统动态解耦控制并提高了系统的稳定性和抗扰动性能。此外,为了准确实时在线估计BIM转速和实现BIM无速度传感器运行,提出一种基于isogi-fll改进电压模型转子磁链观测方法。该方法以结合fll环节能实现频率自适应功能的改进二阶广义积分器(isogi-fll)代替纯积分器,同时对采样电流给以滤波处理,幅值和相位补偿。仿真实验表明,与传统电压模型观测方法相比,该方法有着更好的观测效果,同时,以此为基础设计的转速估计算法提高了转速估计精度,减小了转速估计误差,具有较强的鲁棒性。最后,开发设计了基于dSPACE1005系统的BIM实验平台,介绍了外围扩展硬件电路设计原理、软件开发流程以及实验平台操作流程,并完成了实验验证。

关键词：无轴承异步电机 HJI不等式滑模鲁棒控制 isogi-fll dSPACE控制系统

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