项目名称: 开关磁阻电机磁固耦合非线性动力学建模及振动控制

项目编号: No.11272112

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 张京军

作者单位: 河北工程大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 开关磁阻电机作为一种最具潜力、高效节能的机电一体化产品,具有重要的研究价值和推广应用前景。振动和噪声是目前制约开关磁阻电机应用于更广泛调速领域的主要原因。本项目基于机电分析动力学理论,考虑铁磁材料的饱和特性与边缘磁通的影响,结合麦克斯韦应力法与磁路法对定转子凸极间的气隙磁密和电磁力进行计算,建立考虑定子径向振动位移与电磁力耦合作用的非线性动力学模型。在此基础上,一方面,利用改进多目标遗传算法对开关磁阻电机进行结构优化设计,使径向力降到最低;另一方面,通过模糊控制技术实现转矩电流的逆向补偿控制,获得优化的参考电流值,采用改进自抗扰控制技术使相电流实时跟踪参考电流变化,得到平稳的转矩输出,在降低转矩脉动的同时克服系统中因负载扰动及参数变化引起的不确定性。模型和振动控制的有效性通过仿真和实验来验证。本项目研究对提高电机的运行性能和扩大其在高精度伺服驱动控制领域的应用具有重要的理论意义和实用价值。

中文关键词: 开关磁阻电机;非线性振动;磁固耦合;遗传算法;模糊自抗扰控制

英文摘要: As one of the most potential, energy-saving and efficient electric machines, switched reluctance motors (SRMs) have important values to be researched and application prospect to be popularized. However, vibration and noise are the major serious problems to restrict the application of SRMs for a broad speed regulation area. In the study, based on the electro-mechanical dynamic theory, a method with combining Maxwell-stress and magnetic circuit methods is used to calculate the air flux distinity between stator and rotor poles. And then, a nonlinear dynamic model considering the coupled reaction between the radial displacement of stator and radial electromagnetic force is built, where the saturation effects of magnetic material and the fringe flux effects are also considered. On the basic modeling, two strategies of vibration reduction are presented. First, the improved multiple-object genetic algorithm is used to optimize the structure of SRMs, which can reduce the radial force effectively from the design point of view. Second, a composite control strategy with Fuzzy control and ADRC is used to optimize the wave forms of phase current and implement the reversal compensation control between torque and current, where the phase current can vary with the reference current for obtaining a stable output torque and minim

英文关键词: Switched Reluctance Motor;Nonlinear vibration;Magnetism and solid coupling;Genetic algorithm;Fuzzy-ADRC control

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