无轴承同步磁阻电机径向位置模糊补偿逆控制方法及装置

摘要

一种无轴承同步磁阻电机径向位置模糊补偿逆控制方法及装置，适用于无轴承同步磁阻电机悬浮运行控制。控制方法为将扩展的滞环PWM逆变器、被控电机径向位置组成复合被控对象；再构造该复合被控对象的逆系统；将所述逆系统串接在复合被控对象之前，复合成由两个径向位置子系统组成的伪线性系统；再对所述的伪线性系统设计闭环模糊补偿器，从而对被控电机径向位置进行解耦控制。控制装置包括逆系统、闭环模糊补偿器和扩展的滞环PWM逆变器。本发明用于构造新型的无轴承同步磁阻电机解耦控制装置，实现该电机的高性能悬浮控制；广泛应用于以无轴承同步磁阻电机为动力装置的交流电力传动与伺服系统，控制系统算法简单，具有抗负载扰动强的优点和良好的动、静态调节性能。

主权项

1.一种无轴承同步磁阻电机径向位置模糊补偿逆控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)把扩展的滞环PWM逆变器和被控的无轴承同步磁阻电机径向位置抽象成复合被控对象；2)构造复合被控对象数学模型的逆系统，所述逆系统的构造包括：2.1)采集同步旋转d-q坐标系下转子两个径向位置x、y以及悬浮绕组两个定子电流分量i_x、i_y；建立同步旋转d-q坐标系下无轴承同步磁阻电机径向位置的控制模型，其数学模型可表示为：式中，m为转子质量，i_d、i_q分别为同步旋转坐标系下转矩绕组等效两相电流，K_m1、K_m2分别为同步旋转坐标系下d、q轴力-电流常数；2.)分析2.2)中模型的可逆性：定义状态变量为定义输入变量为u＝[u₁ u₂]T＝[i_x i_y]^T，定义输出变量为y＝[y₁ y₂]T＝[x y]^T；对径向位置x、y分别求其一阶和二阶导数并构建Jacobi矩阵，经推导可得无轴承同步磁阻电机径向位置的逆系统，其输入为径向位置x、y的二阶导数，输出为径向位置两个定子电流分量的命令值i_x^*、i_y^*；3)将上述逆系统置于复合被控对象之前，逆系统和复合被控对象组成伪线性系统，伪线性系统可等效于两个已解耦的积分线性子系统，分别为两个径向位置的伪线性子系统；4)对两个已解耦的积分子系统分别设计闭环模糊补偿器，从而实现无轴承同步磁阻电机径向位置之间的高性能解耦控制；最终由逆系统输出径向位置两个定子电流分量的命令值给扩展的滞环PWM逆变器，进而由扩展的滞环PWM逆变器向被控电机输入三相控制电流。