開關磁阻電機的無位置傳感器檢測及神經網絡控制.pdf

1、開關磁阻電機驅動系統(tǒng)(SRD)是一種新型交流驅動系統(tǒng)，以結構簡單、堅固耐用、成本低廉、控制參數(shù)多、控制方式靈活、可得到各種所需的機械特性，而備受矚目，應用日益廣泛，并且SRD在寬廣的調速范圍內均具有較高的效率，這一點是其它調速系統(tǒng)所不可比擬的。 由于開關磁阻電機(SRM)磁路高度飽和、結構特殊，存在嚴重的局部飽和、漏磁、邊緣效應等現(xiàn)象，傳統(tǒng)的等效磁路分析方法很難準確分析SRM的磁場分布。電磁場有限元(FEM)數(shù)值分析是分析SRM

2、磁場分布的有效工具。本文采用電磁場有限元分析了SRM的磁場分布，得到磁密分布、等矢量磁位線分布并計算了磁鏈φ(θ，i)在不同轉子位置、不同電流下的磁化曲線族，為SRM的精確分析、計算打下了基礎，并為磁路的合理設計提供了參考。 SRM特殊的雙凸極結構及磁路的高度飽和，使得對其分析、計算十分困難。SRM的磁鏈為轉子位置及繞組電流的非線性函數(shù)，建立這一非線性映射關系成為精確分析、計算SRM特性的基礎。神經網絡具有任意非線性函數(shù)逼近能力

3、、較強的學習能力、自適應能力。Takagi-Sugeno(T-S)型模糊邏輯可充分利用專家知識及語言信息，其后件為輸入變量的線性組合，具有計算簡潔、運算速度快、精度高的特點。本文采用綜合了兩者優(yōu)點的pi-sigma模糊神經網絡建立了SRM的磁特性非線性模型，具有魯棒性強、容錯能力強、精度高等特點，仿真結果證明了這一點。 準確而實時的轉子位置信息是SRM運行的必要信息，傳統(tǒng)的位置信息是由機械式位置傳感器提供的。位置傳感器是傳統(tǒng)SR

4、M的一個標志性部件。機械式位置傳感器的存在增大了SRM的體積、提高了成本、增加了制造的復雜程度、降低了系統(tǒng)的可靠性，因此無位置傳感器的SRM控制方式成為研究熱點。本文提出采用模糊自適應神經網絡(ANFIS)來映射轉子位置與繞組磁鏈和繞組電流之間的非線性關系，在檢測到繞組磁鏈和繞組電流后，經ANFIS運算得到轉子位置角，這一方法的優(yōu)點是具有較強的容錯性、對噪聲信號有較強的抑制能力、精度高、魯棒性強。實驗結果證明本方案是一種較好的SRM無位

5、置傳感器位置檢測方法。開關磁阻電機因磁路的飽和導致參數(shù)的非線性，又因在不同控制方式下是變結構的。這使得開關磁阻電機的控制非常困難。經典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關磁阻電機的控制很難取得較好的控制效果。其它的控制方法如滑模變結構控制、狀態(tài)空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復雜，實現(xiàn)起來比較困難。作為智能控制分支之一的神經網絡控制，因具有任意非線性逼近能力、自學習能力、自適應能力，故對非線性、不確定、不確知、變結構、

6、時變的被控對象可取得較好的控制效果且不需知道被控對象的數(shù)學模型，這對于很難精確建模的開關磁阻電機來說尤其適用。本文將神經網絡與PID控制相結合充分發(fā)揮神經網絡的自適應、非線性映射能力和學習能力，提出了一種自適應能力很強的參數(shù)可調的神經網絡PID控制策略。同時采用RBF神經網絡建立系統(tǒng)的非線性預測模型，進行參數(shù)預測，提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應特性，既具有PID控制精度高、實現(xiàn)容易的特點，又具有神經網絡的自適應特性，對具有很強非線性特性的SRD取