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《江苏大学》 2007年
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基于微分几何的磁悬浮开关磁阻电机的解耦控制与数字系统设计

张亮  
【摘要】:磁悬浮开关磁阻电机是适应高速和超高速驱动场合的新型电机,其通过利用磁轴承与开关磁阻电机定子绕组的相似性,把产生悬浮力的绕组和产生转矩力的绕组叠压在定子上,以产生使电机转子稳定悬浮和旋转的力。并通过一定的控制策略,适时调整各绕组中的电流,来实现电机的稳定运行。开展磁悬浮开关磁阻电机的研究,对推动磁悬浮电机应用于数控机床、工业机器人、航空航天和特种电气传动等高技术领域,提高我国经济实力,具有重要现实意义。 本文首先分析了磁悬浮开关磁阻电机的基本结构、运行机理以及其数学模型的推导过程;其次,针对转子径向两自由度悬浮力系统之间存在的非线性耦合关系,先将其转化为仿射非线性系统形式,然后应用微分几何的方法对其进行坐标变换,将原电机径向悬浮系统解耦成由几个规范化的线性子系统组成的伪线性系统。从而实现磁悬浮开关磁阻电机径向悬浮系统的动态解耦线性化。对精确线性化得到的径向悬浮系统应用滑模变结构控制理论来设计闭环控制器,以获得转子的高精度稳定悬浮。仿真结果验证了该控制策略的有效性。最后,本文设计了磁悬浮开关磁阻电机系统的主绕组功率变换器、悬浮系统的功率变换器以及驱动、保护和缓冲等电路;并针对磁悬浮开关磁阻电机的高速特性设计了基于TMS320F2406A和EPM7032S为核心的高动态数字控制系统,为后续的系统调试奠定了基础。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM352

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【参考文献】
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