磁悬浮无刷直流电机非线性解耦控制研究.docx
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磁悬浮无刷直流电机非线性解耦控制研究,2.2万字自己原创的毕业设计，今年最新的，仅在本站独家提交，大家放心使用摘要 无刷直流电机运行效率高、功率密度高、噪音小、寿命长，在诸多领域都有广泛应用。将无刷直流电机引入磁悬浮电机领域，构成的磁悬浮无刷直流电机是特种电机研究的一个重要的新方向。磁悬浮无刷直流电机结合了无刷直流电机和...
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磁悬浮无刷直流电机非线性解耦控制研究
2.2万字
自己原创的毕业设计，今年最新的，仅在本站独家提交，大家放心使用
摘要 无刷直流电机运行效率高、功率密度高、噪音小、寿命长，在诸多领域都有广泛应用。将无刷直流电机引入磁悬浮电机领域，构成的磁悬浮无刷直流电机是特种电机研究的一个重要的新方向。磁悬浮无刷直流电机结合了无刷直流电机和磁悬浮电机的优点，具有良好的运行特性和广泛的应用前景。
本文围绕磁悬浮无刷直流电机的运行机理、控制方法、低速性能的改善和数字控制系统实现等方面开展了研究，主要工作包括：
根据磁悬浮无刷直流电机的电机结构和运行原理，推导了电机转矩部分和悬浮部分的数学模型；分析了悬浮部分和转矩部分独立控制的方法，为控制系统的设计奠定理论基础。
针对磁悬浮无刷直流电机转矩控制的特点，用对角回归神经网络(DRNN)模型，设计了基于DRNN神经网络控制器的磁悬浮无刷直流电机自适应控制系统，并运用MATLAB7.0/Simulink对该系统进行了仿真研究，仿真结果表明，该控制系统能有效抑制转矩脉动，改善电机的运行性能，实现磁悬浮无刷直流电机的稳定悬浮。所用控制方法有效可行；采用TI公司的TMS320F2812 DSP设计了磁悬浮无刷直流电机的数字控制平台，并进行数字控制系统软件的设计，为实验研究奠定了基础。
关键词：磁悬浮无刷直流电机 非线性解耦 DRNN辨识 数字控制系统
Study on the nonlinear decoupling control method on bearingless brushless DC motor
Abstract Brushless DC motor is wildly applied in many fields for its high efficiency, high power density，low noise and long life．Introducing brushless DC motor into the areas of bearingless motor, the bearingless brushless DC motor is an important new researching direction of special motor．Bearingless brushless DC motor, combining advantages of brushless DC motor and bearingless motor, has favorable operating characteristics and wide range of applications．
This paper conducts research on bearingless brushless DC motor focusing on its operational mechanism, control method, low—speed performance improvement, and realization of digital control system．Main works of the paper includes：
According to motor structure and operation principle of bealingless brushless DC motor, the mathematical model of this motor’s torque part and suspension part is deduced．The simulation results demonstrate the feasibility of the control methods.
To direct at the characteristics of the torque control of bearingless brushless DC motor, using the Diagonal Recurrent Neural Network model, we designed an adaptive control system based on the DRNN Neural Network controller, the adaptive control system is bearingless brushless DC motor. Simulating the motor on MATLAB7.0/Simulink, to prove that the control method used inhibits the torque ripple effectively, improves the operating performance and achieves stability suspension of the rotor．The control methods used al e verified to be effective and feasible；
Digital control platform is designed on TMS320F2812 DSP of TI Corporation，digital control system software is developed. These works laid the foundation for experimental study．
Key words Bearingless brushless DC motor nonlinear decoupling DRNN digital control system
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 磁悬浮无刷直流电机研究的背景和意义 1
1.2 磁悬浮无刷直流电机国内外研究现状 1
1.3磁悬浮无刷直流电机的特点及应用 2
1.3.1 磁悬浮无刷直流电机的特点 2
1.3.2 磁悬浮无刷直流电机的应用及前景 3
1.4 磁悬浮无刷直流电机关键技术问题 4
1.5 本课题的主要研究内容 5
第二章 磁悬浮无刷直流电机的系统原理及数学模型 7
2.1 磁悬浮无刷直流电机的基本组成 7
2.2 磁悬浮无刷直流电机的工作原理 7
2.2.1 电机转矩部分工作原理 7
2.2.2 电机悬浮部分工作原理 8
2.3 磁悬浮无刷直流电机的数学模型 10
2.3.1 电机转矩部分的数学模型 11
2.3.2 电机悬浮部分的数学模型 12
2.3.3 电机运动方程模型 12
第三章 磁悬浮无刷直流电机运行控制仿真研究 14
3.1 MATLAB/Simulink简介 14
3.2 控制系统设计与仿真 15
3.2.1 电机转矩部分模型 16
3.2.2 悬浮力控制部分模型 23
3.3 仿真实验及分析 26
第四章 基于DRNN自适应控制实现 30
4.1 自适应基础知识 30
4.1.1 系统辨识的基础知识 30
4.1.2 李亚普诺夫稳定性理论与正实传递函数 31
4.1.3 快速对角回归神经网络控制算法 32
4.2 基于DRNN神经网络辨识无刷直流电机自适应控制的实现 35
4.3 仿真结果研究 36
第五章 磁悬浮无刷直流电机数字控制系统 39
5.1 系统的硬件设计 39
5.1.1 TMS320F2812 DSP芯片简介 40
5.1.2 系统功率逆变电路 40
5.1.3 电流和电压检测电路 41
5.1.4 转速和速度检测电路 42
5.1.5保护电路 43
5.2 系统的软件设计 43
5.2.1主程序设计 43
5.2.2 中断子程序模块 44
5.3 实验结果及分析 45
第六章 总结与展望 47
致 谢 49
参考文献 50
2.2万字
自己原创的毕业设计，今年最新的，仅在本站独家提交，大家放心使用
摘要 无刷直流电机运行效率高、功率密度高、噪音小、寿命长，在诸多领域都有广泛应用。将无刷直流电机引入磁悬浮电机领域，构成的磁悬浮无刷直流电机是特种电机研究的一个重要的新方向。磁悬浮无刷直流电机结合了无刷直流电机和磁悬浮电机的优点，具有良好的运行特性和广泛的应用前景。
本文围绕磁悬浮无刷直流电机的运行机理、控制方法、低速性能的改善和数字控制系统实现等方面开展了研究，主要工作包括：
根据磁悬浮无刷直流电机的电机结构和运行原理，推导了电机转矩部分和悬浮部分的数学模型；分析了悬浮部分和转矩部分独立控制的方法，为控制系统的设计奠定理论基础。
针对磁悬浮无刷直流电机转矩控制的特点，用对角回归神经网络(DRNN)模型，设计了基于DRNN神经网络控制器的磁悬浮无刷直流电机自适应控制系统，并运用MATLAB7.0/Simulink对该系统进行了仿真研究，仿真结果表明，该控制系统能有效抑制转矩脉动，改善电机的运行性能，实现磁悬浮无刷直流电机的稳定悬浮。所用控制方法有效可行；采用TI公司的TMS320F2812 DSP设计了磁悬浮无刷直流电机的数字控制平台，并进行数字控制系统软件的设计，为实验研究奠定了基础。
关键词：磁悬浮无刷直流电机 非线性解耦 DRNN辨识 数字控制系统
Study on the nonlinear decoupling control method on bearingless brushless DC motor
Abstract Brushless DC motor is wildly applied in many fields for its high efficiency, high power density，low noise and long life．Introducing brushless DC motor into the areas of bearingless motor, the bearingless brushless DC motor is an important new researching direction of special motor．Bearingless brushless DC motor, combining advantages of brushless DC motor and bearingless motor, has favorable operating characteristics and wide range of applications．
This paper conducts research on bearingless brushless DC motor focusing on its operational mechanism, control method, low—speed performance improvement, and realization of digital control system．Main works of the paper includes：
According to motor structure and operation principle of bealingless brushless DC motor, the mathematical model of this motor’s torque part and suspension part is deduced．The simulation results demonstrate the feasibility of the control methods.
To direct at the characteristics of the torque control of bearingless brushless DC motor, using the Diagonal Recurrent Neural Network model, we designed an adaptive control system based on the DRNN Neural Network controller, the adaptive control system is bearingless brushless DC motor. Simulating the motor on MATLAB7.0/Simulink, to prove that the control method used inhibits the torque ripple effectively, improves the operating performance and achieves stability suspension of the rotor．The control methods used al e verified to be effective and feasible；
Digital control platform is designed on TMS320F2812 DSP of TI Corporation，digital control system software is developed. These works laid the foundation for experimental study．
Key words Bearingless brushless DC motor nonlinear decoupling DRNN digital control system
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 磁悬浮无刷直流电机研究的背景和意义 1
1.2 磁悬浮无刷直流电机国内外研究现状 1
1.3磁悬浮无刷直流电机的特点及应用 2
1.3.1 磁悬浮无刷直流电机的特点 2
1.3.2 磁悬浮无刷直流电机的应用及前景 3
1.4 磁悬浮无刷直流电机关键技术问题 4
1.5 本课题的主要研究内容 5
第二章 磁悬浮无刷直流电机的系统原理及数学模型 7
2.1 磁悬浮无刷直流电机的基本组成 7
2.2 磁悬浮无刷直流电机的工作原理 7
2.2.1 电机转矩部分工作原理 7
2.2.2 电机悬浮部分工作原理 8
2.3 磁悬浮无刷直流电机的数学模型 10
2.3.1 电机转矩部分的数学模型 11
2.3.2 电机悬浮部分的数学模型 12
2.3.3 电机运动方程模型 12
第三章 磁悬浮无刷直流电机运行控制仿真研究 14
3.1 MATLAB/Simulink简介 14
3.2 控制系统设计与仿真 15
3.2.1 电机转矩部分模型 16
3.2.2 悬浮力控制部分模型 23
3.3 仿真实验及分析 26
第四章 基于DRNN自适应控制实现 30
4.1 自适应基础知识 30
4.1.1 系统辨识的基础知识 30
4.1.2 李亚普诺夫稳定性理论与正实传递函数 31
4.1.3 快速对角回归神经网络控制算法 32
4.2 基于DRNN神经网络辨识无刷直流电机自适应控制的实现 35
4.3 仿真结果研究 36
第五章 磁悬浮无刷直流电机数字控制系统 39
5.1 系统的硬件设计 39
5.1.1 TMS320F2812 DSP芯片简介 40
5.1.2 系统功率逆变电路 40
5.1.3 电流和电压检测电路 41
5.1.4 转速和速度检测电路 42
5.1.5保护电路 43
5.2 系统的软件设计 43
5.2.1主程序设计 43
5.2.2 中断子程序模块 44
5.3 实验结果及分析 45
第六章 总结与展望 47
致 谢 49
参考文献 50
