磁悬浮球形电动机的机理与控制
【摘要】：
磁悬浮球形电动机是一种高速和超高速的驱动源,具有无摩擦、无磨损、无污染、无需润滑以及寿命长等优点,并可以实现空间定点旋转,完成三维运动的需要。适用于各种高速、超高速、真空等特殊环境。在军事、航天、核工业、交通、能源、生命科学等各领域具有广泛的应用前景和重要的科学意义。
磁悬浮球形电动机是机电一体化复杂的综合系统。它集球形电动机与磁悬浮技术于一体,具有更高阶、强耦合、非线性等特点。其控制研究的基本要求就是要寻求对各个控制量的良好的解耦方法和探索有效的控制策略。
本文阐述了磁悬浮球形电动机的工作机理,设计了磁悬浮球形电动机的总体结构以及定、转子的结构。在结构设计的基础上分别建立了磁悬浮球形电动机转矩部分和电磁悬浮部分的数学模型。并建立了磁悬浮球形电动机转子的动力学模型。
另外还建立了磁悬浮球形电动机的状态方程,借助逆系统方法对其状态方程进行了解耦研究,建立了其伪线性化方程。并对解耦后的系统采用了PDF控制方法进行控制。分析了控制系统的稳定性,设计了PDF控制器的结构与参数。
然后对磁悬浮球形电动机的动力学解耦进行了分析,并采用构造等效耦合转矩的方法实现了对磁悬浮球形电动机转子的动力学解耦控制。并提出了基于矢量控制的方法对磁悬浮球形电动机的机电耦合系统进行控制。
最后建立了磁悬浮球形电动机转子动力学解耦以及控制系统的Simulink仿真模型,对解耦系统和控制系统进行了Matlab仿真。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM351
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