無(wú)軸承異步電機(jī)及其控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、無(wú)軸承異步電機(jī)(BIM)在普通異步電機(jī)基礎(chǔ)上再嵌入一套懸浮繞組實(shí)現(xiàn)無(wú)軸承運(yùn)行，因其無(wú)摩擦、無(wú)磨損、機(jī)械強(qiáng)度高，能工作在轉(zhuǎn)速極高的場(chǎng)合，因此在高速高精數(shù)控機(jī)床、航空航天、飛輪儲(chǔ)能等領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景，是國(guó)內(nèi)外研究最早且最多的無(wú)軸承電機(jī)類(lèi)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(wú)軸承異步電機(jī)在高速、超高速運(yùn)行過(guò)程中，一定程度上產(chǎn)生了過(guò)高超調(diào)、振蕩以及對(duì)外部擾動(dòng)過(guò)分敏感現(xiàn)象，這都影響了電機(jī)高性能運(yùn)行。因此，

2、對(duì)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(jì)具有重要的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61104016、51475214)的資助下，重點(diǎn)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(jì)，具體內(nèi)容如下：
　　首先，對(duì)BIM的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了簡(jiǎn)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(jì)：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(yùn)動(dòng)方程的基礎(chǔ)上，采用基于氣隙磁場(chǎng)定向控制的策略建立電機(jī)數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行仿真與分析。
　　其次，為了抑制電機(jī)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(jī)參數(shù)變化以及增加負(fù)載產(chǎn)生擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，針對(duì)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(duì)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