無軸承無刷直流電機(jī)控制技術(shù)研究及磁軸承設(shè)計.pdf

1、無軸承無刷直流電機(jī)除了具有無刷直流電機(jī)的優(yōu)點諸如運行效率高、調(diào)速性能好之外還具有磁軸承的優(yōu)點如無機(jī)械摩擦、無需潤滑、無污染、壽命長的特點,從而在化學(xué)化工、生命科學(xué)、能源交通、等高科技領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。無軸承無刷直流電機(jī)是個非線性,高階,多變量的復(fù)雜系統(tǒng),傳統(tǒng)PID控制器對其控制不太理想,并且在實際應(yīng)用中需要控制五個自由度上的運動,而無軸承無刷直流電機(jī)自身只能控制徑向兩個自由度上的運動,基于這個因為本文開展了由無軸承無刷直流電機(jī),徑向

2、二自由度主動磁軸承和軸向磁軸承構(gòu)成的五自由度無軸承無刷直流電機(jī)系統(tǒng)電機(jī)控制及徑向磁軸承研究,包括:無軸承無刷直流電機(jī)原理,數(shù)學(xué)模型,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理以及無軸承無刷直流電機(jī)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。PID控制系統(tǒng)仿真實驗研究；設(shè)計了一個二自由度主動磁軸承并進(jìn)行了Matlab和Ansoft分析,最后設(shè)計了五自由度無軸承無刷直流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。具體如下：
　　 ⑴介紹了無軸承無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理以及無軸承無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型,然后闡

3、述了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論；在介紹生物神經(jīng)元模型的基礎(chǔ)上,引入了人工神經(jīng)元模型以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,常用模型的類別,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)規(guī)則和算法,BP算法的缺點與改進(jìn)。
　　 ⑵針對傳統(tǒng)PID控制的不足,如要求被控對象可建立精確數(shù)學(xué)模型等；而無軸承無刷直流電機(jī)是個多變量,非線性,高階的復(fù)雜系統(tǒng),對其研究才起步,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。為了解決這一矛盾,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不需要精確的數(shù)學(xué)模型,通過對系統(tǒng)特性學(xué)習(xí),可以以任意精度逼近任意非線

4、性函數(shù)這一特點,將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入到其控制策略之中。本文介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計原則,并設(shè)計了無軸承無刷直流電機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器,并在Matlab／Simulink中進(jìn)行了仿真實驗,結(jié)果表明:轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快速,轉(zhuǎn)速上升很快,超調(diào)小,穩(wěn)態(tài)誤差小,轉(zhuǎn)子起浮后,很快穩(wěn)定在中心位置,懸浮穩(wěn)定。
　　 ⑶為了后續(xù)實驗進(jìn)行即五自由度無軸承無刷直流電機(jī)樣機(jī)實驗研究,設(shè)計了一個二自由度主動磁軸承,給出了其結(jié)構(gòu)參數(shù)并利用Matlab,Ansoft