无轴承同步磁阻电机的α阶非线性逆解耦控制策略

"无轴承同步磁阻电机alpha阶非线性逆解耦控制的研究，由张婷婷和朱熀秋发表，探讨了无轴承同步磁阻电机的控制系统设计，通过逆系统方法实现解耦，以提高电机的高速高精度运行性能。文章介绍了电机的工作原理，建立了径向悬浮力和电磁转矩的数学模型，并利用线性系统理论设计了闭环控制器。仿真结果显示，该解耦方法能确保电机稳定悬浮，且动态和静态性能优越。" 无轴承同步磁阻电机是一种先进的电机类型，它没有传统的机械轴承，而是依赖于电磁力来实现径向悬浮，这使得电机可以实现高速、无摩擦的运行，但同时也带来了复杂的控制挑战。这种电机系统具有多变量、非线性和强耦合的特性，即径向悬浮力和电磁转矩之间，以及悬浮力的垂直分量之间存在相互影响。 论文中，作者首先详细阐述了无轴承同步磁阻电机的工作原理，这是理解其控制策略的基础。接着，他们推导出了电机的径向悬浮力和电磁转矩的数学模型，这些模型是后续解耦控制设计的关键。数学模型的建立有助于揭示系统内部的动力学行为和相互关系。 为了克服系统耦合的问题，作者采用了逆系统方法，这是一种有效的控制策略。通过逆系统方法，原系统的非线性和耦合特性被解耦并线性化，简化为一个一阶线性积分子系统和两个二阶线性积分子系统。这种转化使得设计控制器变得更加直观和可行。 在设计闭环控制器时，作者运用了线性系统理论。线性系统理论提供了设计稳定、高性能控制器的工具，例如PID控制器或者状态反馈控制器，可以有效地调节电机的电磁转矩和悬浮力，从而实现精确的运动控制。 最后，论文通过Matlab软件平台建立了仿真系统，进行了详细的仿真分析。仿真结果证实了所提出的解耦方法的有效性，能够实现电机的稳定悬浮运行，同时在电磁转矩和径向悬浮力之间实现了良好的解耦效果，确保了电机的动态和静态性能。 这篇论文为无轴承同步磁阻电机的控制提供了一种创新的解决方案，对于提高电机的运行效率和精度，减少机械损耗，以及优化电机在精密驱动和高速旋转应用中的性能具有重要意义。