摘要：为探索磁悬浮开关磁阻电机高性能无传感器控制,研究了一种基于最小二乘支持向量机的转子位移/位置观测器设计方法。该方法在对磁悬浮开关磁阻电机数学模型进行状态空间变换的基础上,采用最小二乘支持向量机设计转子位移/位置观测器。阐述了观测器设计原理,对观测器的稳定性进行分析,给出了观测器离线训练和在线学习的实施步骤。最后通过仿真和实验对所提方法进行了验证。结果表明,所设计观测器具备较好的观测效果,能够实时准确地观测出转子位移和位置,从而可实现无传感器控制。

摘要：针对磁悬浮开关磁阻电机参数设计问题,提出一种基于最小二乘支持向量机与粒子群优化算法的电机结构参数优化设计方法。采用三维有限元仿真建立样本空间,构建悬浮力、电磁转矩与绕组间互感的最小二乘支持向量机非参数模型;并基于该非参数模型,选择满足额定电磁转矩为约束条件,悬浮力最大且绕组间互感最小为优化目标,采用粒子群优化算法获取电机的最优结构参数。仿真结果表明:最小二乘支持向量机非参数模型精确度高,采用该优化设计方法设计的磁悬浮开关磁阻电机具有悬浮承载力强、耦合小、易于控制的优点,并且该优化设计方法算法简单、操作方便。

摘要：针对磁悬浮开关磁阻电机这一多变量、非线性、强耦合系统解耦控制时逆动力学模型难以获取的问题,提出一种基于最小二乘支持向量机的逆动力学建模与解耦控制方法。介绍磁悬浮开关磁阻电机工作原理,给出悬浮力和转矩的动力学模型,分析模型的可逆性。在此基础上,结合最小二乘支持向量机拟合与逆模解耦线性化特点,研究磁悬浮开关磁阻电机的最小二乘支持向量机逆动力学建模与解耦控制方法,给出逆动力学建模与优化过程,设计前馈和反馈环节对系统进行复合控制。仿真及实验结果表明:逆动力学模型实现了系统的解耦线性化,复合控制系统具有良好的动态和静态性能。

摘要：磁悬浮开关磁阻电机集磁性悬浮与转矩驱动于一体,同时具有磁轴承与开关磁阻电机的优点,在悬浮驱动领域具有较好的发展前景。根据磁悬浮开关磁阻电机结构与运行机理,通过研究各种参数对电机运行性能的影响,使用RMxprt软件中提供的优化模块Optimization,对1.5kW磁悬浮开关磁阻电机的结构参数做出优化设计,并根据优化结果制造出模型样机。样机符合设计要求,具有较好的运行和控制性能。

摘要：单绕组磁悬浮开关磁阻电机可以实现全功率转矩和转矩/悬浮两种模式运行,具有转矩系统与悬浮系统高度集成的独特优势,但存在悬浮力输出范围有限的弊端。针对上述问题,该文将单绕组磁悬浮开关磁阻电机模块设计,与直流磁悬浮轴承一体化集成,形成混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机(hybrid single winding bearingless switched reluctance motor,HSWBSRM)。进一步将HSWBSRM宽支承系统的定子凸极与转子凸极设计为宽齿-窄齿互相配合形式,引入轴向充磁永磁体提供产生悬浮力的偏置磁场,提高悬浮力输出能力,降低了系统的体积与悬浮功耗。该文首先阐明混合单绕组磁悬浮电机结构与运行原理,并揭示设计约束条件。针对典型实验样机参数,构建三维有限元分析模型,着重围绕宽支承系统偏置、主动悬浮特性以及单绕组系统转矩/悬浮特性开展深入分析。最后,在探明宽支承系统与单绕组系统耦合特性的基础上,提出相应控制策略并构建控制系统,验证HSWBSRM悬浮机理的可行性与有效性。

摘要：为实现单绕组磁悬浮开关磁阻电机的高性能径向位移自检测,研究一种基于自适应相关向量机的无径向位移传感器控制策略。基于相关向量机回归理论,将电机在有位移传感器运行条件下获得的磁链、电流、转角和位移作为样本数据,通过对样本数据的训练与学习,构建电机转子径向位移的非线性相关向量机预测模型。针对电机不同运行状态下的样本特性,提出了优化相关向量机模型参数的自适应算法,以进一步提高预测模型的泛化能力和估计精度。针对三相12/8极实验样机,设计闭环控制系统,开展相关的仿真和实验研究。结果表明所设计控制策略在仿真和实验条件下均能正确地估计出单绕组磁悬浮开关磁阻电机的转子径向位移,且实时性较好、预测精度较高。

摘要：在给出磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统控制模型的基础上,采用逆系统相关理论求解出磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统控制模型的解析逆系统。在原系统的基础上再应用求得的解析逆系统进行复合,建构伪线性系统,对悬浮系统的悬浮力进行解耦。用自抗扰控制器作为径向位置控制器,对复合伪线性系统进行综合,把主绕组电流对悬浮系统引起的摄动视为悬浮系统的一种外扰,利用扩张状态观测器开展动态即时补偿。所设计的自抗扰补偿逆系统解耦方法通过了仿真结果验证,成功实现了悬浮力间的解耦,而且基本消除了转矩调节时主绕组电流的摄动对悬浮系统的影响,控制系统性能优良。

摘要：12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮力位移刚度系数和电流刚度系数受转子位置动态耦合,具有非线性时变特征,严重影响悬浮系统运行鲁棒性。针对上述问题,该文提出基于耦合悬浮力调节器的悬浮系统控制策略。首先,基于有限元分析和麦克斯韦应力法,揭示悬浮力非线性时变规律,并建立完善的数学模型;进一步将该模型表征为位置解耦悬浮力模型和非线性时变耦合分量。其中,位置解耦悬浮力模型一方面作为悬浮系统的直接反馈模型,另一方面用于设计耦合悬浮力观测器,实时在线获取非线性时变耦合分量。所获取的耦合分量作为外部干扰前馈补偿至悬浮控制系统。最后,针对基于耦合悬浮力调节器以及控制系统的有效性开展仿真分析与实验验证,结果表明,所提控制方法可以有效地解决转子位置对悬浮系统的动态耦合,提升系统鲁棒性。

摘要：以一台12/8结构的磁悬浮开关磁阻电机为对象,分析了悬浮力产生机理.借助有限元分析软件MAXWELL2D建立了实体仿真模型,分析了电磁力的耦合特性,包括悬浮力在径向两自由度上的耦合特性、悬浮力和转矩的耦合特性以及转子径向位移对电磁力耦舍的影响.分析结果表明,悬浮力的径向耦合主要体现在定转子齿极交叠初期,悬浮力和转矩的耦合主要表现为转矩调节对悬浮力的影响,径向位移的出现在一定程度上影响了悬浮力的径向耦合关系.这些结论为电机优化设计、数学模型研究及解耦控制算法的设计提供了有益的参考.

摘要：为解决单绕组磁悬浮开关磁阻电机的转矩和悬浮力脉动、转子中心位置偏移问题,研究直接转矩与二阶滑模直接悬浮力控制。鉴于电机的单绕组运行方式,采用五电平功率变换器,结合麦克斯韦应力和机电能量转换原理,推导出磁链、电压、转矩和悬浮力的直接数值解析模型,构建分电压输入模块,实现转矩与悬浮力解耦控制。引入位移高阶导数项,构造适用于二阶系统的超螺旋算法,基于该算法设计转子位移控制器。样机控制系统仿真结果表明,直接转矩与二阶滑模直接悬浮力控制能有效减小系统抖振,实现转子高精度悬浮,提高动态悬浮性能,具有较强的鲁棒性。