[发明专利]五自由度无轴承同步磁阻电机逆系统解耦控制器

摘要

本发明公开了一种五自由度无轴承同步磁阻电机逆系统解耦控制器，线性闭环控制器、α阶逆系统和复合被控对象依次串接，复合被控对象由三个扩展的电流滞环PWM逆变器、开关功率放大器以及五自由度无轴承同步磁阻电机组成；α阶逆系统和复合被控对象组成伪线性系统；五自由度无轴承同步磁阻电机由共用一个转子的三自由度主动磁轴承和二自由度无轴承同步磁阻电机组成，转子上设有多个电涡流传感器，线性闭环控制器由一个转速控制器、四个径向位置控制器和一个轴向位置控制器组成；本发明结构紧凑，使得磁轴承的径向悬浮力、轴向悬浮力、电机径向悬浮力和电磁转矩之间实现独立控制，有效提高了整个系统的控制性能。

主权项

一种五自由度无轴承同步磁阻电机逆系统解耦控制器，包括线性闭环控制器（70）、α阶逆系统（6）和复合被控对象（8）依次串接，其特征是：所述复合被控对象（8）由第一扩展的电流滞环PWM逆变器（2）、第二扩展的电流滞环PWM逆变器（3）、第三扩展的电流滞环PWM逆变器（4）、开关功率放大器（5）以及五自由度无轴承同步磁阻电机（1）组成；α阶逆系统（6）和复合被控对象（8）组成伪线性系统（9）；所述第一扩展的电流滞环PWM逆变器（2）由第一Clark逆变换（22）和第一电流滞环PWM逆变器（23）连接组成；第二、第三扩展的电流滞环PWM逆变器（3、4）分别由第一、第二Park逆变换（31、41）、第二、第三Clark逆变换（32、42）和第二、第三电流滞环PWM逆变器（33、43）依次连接组成；所述五自由度无轴承同步磁阻电机（1）由共用一个转子的三自由度主动磁轴承（a）和二自由度无轴承同步磁阻电机（b）组成，转子上设有多个电涡流传感器，三自由度主动磁轴承（a）由三自由度主动磁轴承径向悬浮力子系统（a1）和三自由度主动磁轴承轴向悬浮力子系统（a2）组成，二自由度无轴承同步磁阻电机（b）由二自由度无轴承同步磁阻电机悬浮力子系统（b1）和二自由度无轴承同步磁阻电机转矩子系统（b2）组成；所述线性闭环控制器（70）由一个转速控制器（76）、四个径向位置控制器（71、72、73、74）和一个轴向位置控制器（75）组成；所述转速控制器（76）的输入信号是二自由度无轴承同步磁阻电机（b）的给定转速量和输出转速量的差值，输出信号是输入至α阶逆系统（6）的输出转速控制量；所述第一、三径向位置控制器（71）的输入信号是三自由度主动磁轴承（a）的给定径向位移量与输出径向位移量的差值，所述第二、第四径向位置控制器（74）的输入信号是二自由度无轴承同步磁阻电机（b）的给定径向位移量与输出径向位移量的差值，输出信号都是输入至α阶逆系统（6）的输出径向位移控制量；所述轴向位置控制器（75）的输入信号是三自由度主动磁轴承（a）的给定轴向位移量与输出轴向位移量的差值，输出信号是输入至α阶逆系统（6）的输出轴向位移控制量。