无轴承异步电动机的非线性解耦控制

　　西部大，发科教先行与可持续发展器以及后级的直流变换器的开关管的电压定额。为了解决这个问，1980年4.8，1提出了电平直流变换器〃，其中开关管电压应力为输人直流电压的半。

　　为了减小变换器的体积和重量，必须提高开关频率，这就要求实现开关管的软开关，减小开关管的开关损耗。目前已提出了几种软开关电平直流变换器，但这些研究比较零散，没有系统性。这些变换器之间有哪些联系，其控制策略之间又有哪些联系，是否还存在其他的控制策略，这些控制策略与目前已提出的控制策略之间又有哪些联系，是否存在定的规律，是否还有其他的电路拓扑，九种控制策略。根据每对开关管的两只开关管的关断情况，将这九种控制策略可分为两类方式类是两只开关管同时关断，另类是两只开关管的关断时间相互错开，只先关断，只后关断。前者不能实现软开关，后者可以实现软开关，由此引人超前管和滞后管的概念。超前管只能实现23，而且容易实现3.0状态可以有两种工作模式电流恒定模式和电流复位模式。在恒流模式中，滞后管实现73，其实现23比超前管要困难些；在电流复位模式中，滞后管实现203.根据超前管和滞后管实现软开关的方式，将电平直流变换器的软开关技术归纳为汉3和2切两类，并指出适合它们的控制策略，提出几种03电平直流变换器。

　　学博士，副教授。地址南京航空航天大学航空电源重点实验室，邮编210016无轴承异步电动机的非线性解耦控制邓智泉张宏全孟小利严仰光无轴承交流电机是在原来交流电机的电枢绕组上再加上径向力绕组构成的，它在输出转矩的同时也实现转轴的悬浮。由于它充分利用了电机自身的长度，输出同样功率时，电机的轴向尺寸比带磁轴承的高速电机的要小得多，因而临界转速可以更，特别适合于对体积和重量受到限制机本身的旋转磁场，径向控制系统功耗比低，因此它是速电机领域的重大突破。

　　无轴承电机的径向力产生是径向力绕组和旋转磁场相互作用的结果，其中的电磁转矩和径向力之间存在着相互耦合，而无轴承交流电机的稳定运行必须要求实现电磁转矩和径向力之间的解耦控制。无轴承交流电机由于是个较普通交流电机更为复杂的非线性系统，传统电机的控制策略如矢量控制直接力矩控制不能直接应用于它。目前现有的研究成果只是实现了两者之间的静态解耦，而要保证无轴承交流电机在各种过渡阶段的控制性能，实现两者之间的动态解耦才是最根本的保证。

　　在本文中，以无轴承交流异步电机为例来分析其控制系统的设计。首先分析了电磁转矩和径向力耦合的实质，指出如果保持电机旋转磁场幅值和相角的恒定，就能实现两者之间的动态解耦。为此根据非线性控制系统的几何理论，利用适当的非线性坐标变换和状态反馈，把无轴承异步电机系统分解成电磁转矩和径向力两个完全解耦的子系统，然后再分别对两个子系统来进行控制。通过计算机仿真发现转子磁链的观测精度对控制系统的性能影响较大。

　　传统的基于电压模型和电流模型的磁链观测器受电机定，转子参数变化的影响较大，均不能满足解耦控制性能的要求。本文利用模型参考自适应理论设计了个转子磁链自适应观测器，该观测器在观测转子磁链的同时也辨识了随温度变化的定转子电阻，其观测误差小于能够满足控制系统性能的要求。实验仿真明无轴承异步电机在转速达600加运行平稳，径向振动幅值小于30，该控制系统具有定的实用价值。

　　动控制系副教授。地址南京航空航天大学303教研室，邮永磁同步电动机伺服系统的模糊神经网络控制的研究王莉赵修科永磁同步电动机不仅具有体积小，可靠性等特点。还具有优良的伺服性能，在现代伺服系统中得到了广泛的应用。由于伺服系统运行情况复杂，同步电动机本身又是个多变量非线性强耦合的控制对象，经典控制器在参数匹配良好的条件下能取得较好性能。旦系统参数发生变化及负载转矩的扰动，将导致性能变差。

　　针对永磁同步电动机控制存在的缺点与不足。本文研究了摸糊神经网络控制在永磁同步电动机伺服系统中的应用，旨在设计出个快速性好精度高抗干扰能力强的交流伺服系统，提出了种基于5叫6，模糊推理神经网络位置控制器的交流伺服系统。模糊控制的最大优点是不依赖于被控对象的精确模型，而神经网络有较强的自学习能力和准确逼近任意函数的能力。将模糊控制与神经网络结合起来，由神经网络实现模糊推理，利用神经网络的学习能力来达到调整模糊隶属函数和控制规则的目的，从而可以改善系统对参数的变化及各种不确定性干扰的适应性，使系统在较宽的参数变化范围内，及各种不确定性影响情况下仍具有优良的动静态性能。本系统中的摸糊神经网络位置控制器是直接利用神经网络的并行结构，去等效模糊推理系统中的各个模块，如模糊化模糊推理模糊判决等。各层神经元连接权值皆为仅有层神经元是带可调参数的。通过学习改变神经元中的参数，以获得良好的适应性。