開關(guān)磁阻電機智能建模及容錯控制研究.pdf

1、從20年代80世紀起，開關(guān)磁阻電機（簡稱SRM）由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、調(diào)速范圍寬、容錯性能強等優(yōu)點，在航空工業(yè)、汽車驅(qū)動、家用電器和伺服系統(tǒng)等領(lǐng)域受到越來越多的青睞和研究。本文對SRM的精確建模、無位置傳感器控制和故障狀態(tài)下的容錯控制策略進行了研究。
　　本文基于磁鏈間接測量原理，設(shè)計了以DSP（TMS320F2812）為核心的SRM磁鏈特性檢測系統(tǒng)，通過對大容值電容進行充電和讓其充分放電的方法，實時檢測并采集該過程中的電壓電

2、流信號，經(jīng)過濾波和數(shù)字積分，可以得到完整的磁鏈-電流-轉(zhuǎn)子位置特性。
　　由于開關(guān)磁阻電機的開關(guān)性和磁阻性，導致電機特性具有較強的非線性。本文基于實驗測量得到的磁鏈特性，采用具有強非線性逼近能力的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，建立SRM的離線仿真模型。為了進一步提高RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的精度，本文基于估計磁鏈和實際磁鏈之間的誤差，設(shè)計調(diào)節(jié)方法，對RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出權(quán)值進行在線調(diào)節(jié)，建立具有在線自學習和調(diào)節(jié)功能的在線模型。結(jié)果表明，離線模型和

3、在線模型均能正確地描述電機輸出特性，而且在線模型的精度優(yōu)于離線模型。
　　為了驗證設(shè)計仿真模型的工程可實現(xiàn)性，本文對RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序采取了多種簡化和優(yōu)化策略，實現(xiàn)了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在基于DSP的SRM實驗平臺上的驗證。實驗過程中，引入虛擬浮點庫處理浮點數(shù)，降低運算量；研究擴展常數(shù)spread值與輸出權(quán)值之間的影響關(guān)系以保證RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出權(quán)值分布均勻，提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出精度；基于高斯函數(shù)的特殊性，建立輸入輸出映射關(guān)系，由輸入直接

4、映射至輸出，大幅度提高RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運算速度。實驗結(jié)果證明，基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的模型在電機實驗平臺上可以正確地描述電機的輸出特性，而且在線模型的精確度優(yōu)于離線模型。
　　由位置傳感器測量得到的位置信號是電機控制系統(tǒng)中必不可少的信號，位置傳感器在惡劣環(huán)境下會產(chǎn)生各種故障。為了消除開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)對位置傳感器的依賴，使得開關(guān)磁阻電機能在惡劣環(huán)境下能輸出良好的電機特性，本文基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，建立轉(zhuǎn)子位置-磁鏈-電流神經(jīng)網(wǎng)

5、絡(luò)。由于每相的估計角度只有一段比較準確，采用分段相加，對三相的準確區(qū)域進行相位差補償，可以得到完整周期的估計角度。仿真結(jié)果表明，基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的模型，可以準確地估計每相的一段角度，經(jīng)過分段相加之后，可以得到準確的轉(zhuǎn)子位置。
　　當電機運行在惡劣環(huán)境下時，會發(fā)生各種故障，本文針對繞組開路故障，基于電流-轉(zhuǎn)子位置的映射關(guān)系設(shè)計電流跟蹤控制器，擴大非故障相的電流寬度，降低非故障相的峰值電流，可以讓非故障相的轉(zhuǎn)矩特性補償由缺相導致