摘要：通過建立無軸承異步電機(jī)在同步旋轉(zhuǎn)的d—g坐標(biāo)系下的電路一磁路模型的狀態(tài)方程，將無軸承異步電機(jī)輸出方程簡單求導(dǎo)，得到所需的坐標(biāo)變換和非線性狀態(tài)反饋，實(shí)現(xiàn)了無軸承異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組的輸入輸出線性化。將復(fù)雜系統(tǒng)解耦成兩個獨(dú)立的線性子系統(tǒng)，使用Matlah求解仿真分析，驗(yàn)證其為復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，然后根據(jù)精確線性化理論證明了可以對電機(jī)進(jìn)行精確線性化，并根據(jù)反饋?zhàn)鴺?biāo)變換，求出了線性化的結(jié)果，最后提出對線性化的展望。
關(guān)鍵詞：無軸承異步電機(jī)；仿真；精確線性化；狀態(tài)方程
0 引 言
無軸承電機(jī)是集旋轉(zhuǎn)與懸浮于一體的新型電機(jī)，利用磁軸承結(jié)構(gòu)和交流電機(jī)定子結(jié)構(gòu)的相似性，把轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮控制繞組共同繞制在電機(jī)的定子上，這樣就可以省去徑向軸承使電機(jī)的軸向空間大幅度減少。與一般電機(jī)相比，無軸承電機(jī)是一個更復(fù)雜的多變量、強(qiáng)耦合、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)。無軸承電機(jī)懸浮力的產(chǎn)生是兩繞組相互作用產(chǎn)生的結(jié)果，電磁轉(zhuǎn)矩與徑向懸浮力之間存在耦合，故兩者的相互解耦是實(shí)現(xiàn)電機(jī)穩(wěn)定懸浮運(yùn)行的基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[4_5]分別敘述了基于氣隙磁場定向的無軸承異步電機(jī)解耦控制。由于氣隙磁場定向控制算法復(fù)雜、存在失穩(wěn)轉(zhuǎn)矩等缺點(diǎn)，且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：徑向懸浮力的控制受氣隙磁場幅值和相位的影響，如果能在線辨識出電機(jī)的氣隙磁場，則控制算法可更具靈活性。文獻(xiàn)[6_9]基于轉(zhuǎn)子磁場定向的無軸承異步電機(jī)控制，其通過轉(zhuǎn)矩繞組的轉(zhuǎn)子磁鏈和定子電流在線辨識出電機(jī)的氣隙磁場。微分幾何精確線性化解耦的方法是由我國學(xué)者提出并發(fā)展起來的基于系統(tǒng)I/O描述的一種線性化方法，已成功解決了多種非線性控制問題。
它從對系統(tǒng)不同的描述出發(fā)，采用不同的處理方法，得到相同的線性化效果，在應(yīng)用過程中可以相互借鑒。
本文應(yīng)用精確線性化原理，從系統(tǒng)的輸出方程出發(fā)得到所需的坐標(biāo)變換與狀態(tài)反饋，實(shí)現(xiàn)無軸承異步電機(jī)懸浮繞組與轉(zhuǎn)矩繞組的解耦。
本文將原系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為具有******解耦的轉(zhuǎn)速和磁鏈2個獨(dú)立線性子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)的完全解歐。
最后給出了仿真結(jié)果。
1 基于微分幾何輸入輸出的解耦控制
一個多輸人多輸出非線性系統(tǒng)(這里假定輸入輸出數(shù)相等，符合電機(jī)情況)
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