無軸承異步電機及其控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、無軸承異步電機(BIM)在普通異步電機基礎(chǔ)上再嵌入一套懸浮繞組實現(xiàn)無軸承運行，因其無摩擦、無磨損、機械強度高，能工作在轉(zhuǎn)速極高的場合，因此在高速高精數(shù)控機床、航空航天、飛輪儲能等領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景，是國內(nèi)外研究最早且最多的無軸承電機類型之一。
　　BIM中轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子徑向位置通常采用PID控制，使得無軸承異步電機在高速、超高速運行過程中，一定程度上產(chǎn)生了過高超調(diào)、振蕩以及對外部擾動過分敏感現(xiàn)象，這都影響了電機高性能運行。因此，

2、對BIM控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子徑向位置PID控制器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計具有重要的理論價值與現(xiàn)實意義。本文在國家自然科學(xué)基金項目(61104016、51475214)的資助下，重點研究了BIM中轉(zhuǎn)速和位置控制系統(tǒng)中PID控制器優(yōu)化設(shè)計，具體內(nèi)容如下：
　　首先，對BIM的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了簡要概述。然后介紹了經(jīng)典PID控制器研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了兩種PID控制器優(yōu)化設(shè)計：模糊自適應(yīng)PID控制器與自抗擾控制器的研究背景。在

3、分析BIM懸浮力方程、轉(zhuǎn)矩方程和運動方程的基礎(chǔ)上，采用基于氣隙磁場定向控制的策略建立電機數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行仿真與分析。
　　其次，為了抑制電機因使用經(jīng)典PID控制器而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子徑向位置超調(diào)，減少電機參數(shù)變化以及增加負(fù)載產(chǎn)生擾動對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，針對PID控制器提出了兩種不同方式的優(yōu)化控制策略。一種是采用在經(jīng)典PID控制器中增加模糊自適應(yīng)模塊對PID參數(shù)進(jìn)行在線智能自適應(yīng)優(yōu)化；另一種是選用自抗擾控制器替換經(jīng)典PID控制器，從根