无轴承异步电机稳定性能优化控制研究.pdf

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1、第34卷第5期计算机仿真2017年5月文章编号：1006—9348(2017)05—0285—06无轴承异步电机稳定性能优化控制研究何方舟，卜文绍，李自愿，程相辉(河南科技大学信息工程学院，河南洛阳471003)摘要：针对电机参数发生变化和负载扰动导致无轴承异步电机的稳定性能下降的问题。为提高系统的稳定性，在建立了无轴承异步电机状态方程的基础上．分别采用逆系统方法和神经网络逆系统方法把转矩系统和悬浮系统解耦成转子磁链、转速和转子径向位移四个独立的伪线性子系统。对转矩伪线性子系统设计了滑模变结构控制器代替PI控制器，引入指数趋近律来消减滑模控制器

2、的抖振问题，并采用Lyapunov方法进行了稳定性分析。仿真结果表明，上述方案具有优良的动态解耦性能，解耦后的转矩伪线性系统采用滑模变结构控制具有响应速度快和稳定性强等特点。关键词：无轴承异步电机；电机参数变化；负载扰动；滑模变结构控制中图分类号：TP391文献标识码：BStudyonOptimalControloftheStabilityofBearinglessInductionMotorHEFang-zhou，BUWen-shao，LIZi-yuan，CHENGXiang-hui(CollegeofInformationEngineeri

3、ng，HenanUniversityofSci＆Tech，LuoyangHenan471003，China)ABSTRACT：Duetothechangeofmotorparametersandloaddisturbance，thestableperformanceofthebearinglessinductionmotorwilldecrease．Basedonthestateequationofthebearinglessinductionmotor，byusingtheinversesystemmethodandtheneuralnetw

4、orkinversesystemmethod，thetorquesystemandthesuspensionsystemarede—coupledintorotorflux，rotorspeedandrotorradialdisplacementfourindependentpseudolinearsubsystems．SlidingmodevariablestructurecontrollersaredesignedtoreplacethePIcontrollerinthepseudolinearsystemoftorque，andtheLy

5、apunovmethodisusedtoanalyzeitsstability．Thesimulationresultsshowthatthedecouplingschemehasex—cellentdynamicdecouplingperformance，thedecoupledtorquepseudolinearsystemadoptsslidingmodevariablestructurecontrolwithfastresponseandstrongability．KEYWORDS：Bearinglessinductionmotor；M

6、otorparametervariation；Loaddisturbance；Slidingmodevariablestructurecontro】1引言无轴承电机是一种对电机转矩和径向悬浮力同时控制的新型电机[1。3]。因结构紧凑、可靠、节能、高效等优点，无轴承异步电机代表着更先进的生产力。无轴承异步电机定子上的转矩绕组和悬浮绕组共同作用产生了悬浮力．其内部存在着复杂的电磁耦合关系，要对其进行高精度控制．就要解决其各个变量之间强耦合问题。逆系统方法是一种多变量、非线性反馈线性化方法，其应用面广、数学推导简明．已被应用到交流电机的解耦控制中[4

7、-6]。神经网络逆解耦方法将神经网络的逼近和容错能力和逆系统方法的解耦线性化特点相结合．受到了广泛的关注[7。8]。文献[9]设计了鲁棒伺服调节器，使系统对负载扰动具有强鲁棒性，但未考虑电机参数(转子电阻)的变化对系统的基金项目：国家自然科学基金项目(51277053)收稿日期：2016—06—28修回日期：2016—07—06影响。在实际系统中，转子电阻会随着电机温升和集肤效应而发生变化．直接影响电机转子磁场定向的准确性，从而破坏电机解耦关系，最终导致控制系统动态性能变差。滑模变结构控制方法可根据实际需要．设计与控制对象参数变化及外部扰动无关

8、的滑动模态，更加适用于非线性高阶次多变量的控制对象[1⋯。文献『11]针对异步电机调速系统设计了滑模变结构控制器，但未使用逆系统方法解耦。故本文在无轴