開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)智能建模及容錯(cuò)控制研究.pdf

1、從20年代80世紀(jì)起，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（簡(jiǎn)稱SRM）由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、調(diào)速范圍寬、容錯(cuò)性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在航空工業(yè)、汽車驅(qū)動(dòng)、家用電器和伺服系統(tǒng)等領(lǐng)域受到越來(lái)越多的青睞和研究。本文對(duì)SRM的精確建模、無(wú)位置傳感器控制和故障狀態(tài)下的容錯(cuò)控制策略進(jìn)行了研究。
　　本文基于磁鏈間接測(cè)量原理，設(shè)計(jì)了以DSP（TMS320F2812）為核心的SRM磁鏈特性檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)大容值電容進(jìn)行充電和讓其充分放電的方法，實(shí)時(shí)檢測(cè)并采集該過(guò)程中的電壓電

2、流信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的開(kāi)關(guān)性和磁阻性，導(dǎo)致電機(jī)特性具有較強(qiáng)的非線性。本文基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的磁鏈特性，采用具有強(qiáng)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(jìn)一步提高RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的精度，本文基于估計(jì)磁鏈和實(shí)際磁鏈之間的誤差，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)方法，對(duì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出權(quán)值進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，建立具有在線自學(xué)習(xí)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(jī)輸出特性，而且在線模型的精度優(yōu)于離線模型。
　　為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)仿真模型的工程可實(shí)現(xiàn)性，本文對(duì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序采取了多種簡(jiǎn)化和優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在基于DSP的SRM實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，引入虛擬浮點(diǎn)庫(kù)處理浮點(diǎn)數(shù)，降低運(yùn)算量；研究擴(kuò)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(yùn)算速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的模型在電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上可以正確地描述電機(jī)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(cè)量得到的位置信號(hào)是電機(jī)控制系統(tǒng)中必不可少的信號(hào)，位置傳感器在惡劣環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生各種故障。為了消除開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)位置傳感器的依賴，使得開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)能在惡劣環(huán)境下能輸出良好的電機(jī)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(jì)角度只有一段比較準(zhǔn)確，采用分段相加，對(duì)三相的準(zhǔn)確區(qū)域進(jìn)行相位差補(bǔ)償，可以得到完整周期的估計(jì)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(zhǔn)確地估計(jì)每相的一段角度，經(jīng)過(guò)分段相加之后，可以得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置。
　　當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在惡劣環(huán)境下時(shí)，會(huì)發(fā)生各種故障，本文針對(duì)繞組開(kāi)路故障，基于電流-轉(zhuǎn)子位置的映射關(guān)系設(shè)計(jì)電流跟蹤控制器，擴(kuò)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(bǔ)償由缺相導(dǎo)致