高效直线开关磁阻电机的高精度控制及其无位置传感器控制研究

直线开关磁阻电机因其自身的优良特性具有广泛的应用前景，但是其研究历史还很短，加之其复杂的电磁特性，在电机设计、性能分析以及控制等方面的研究还不够成熟和完善。本项目以优化设计和高精度位置控制为目标，结合开关磁阻电机工作原理，研究新型直驱式直线开关磁阻电机的设计及其控制，并探究该类电机的位置估计和无位置传感器控制问题。首先采用分层多目标优化方法，结合蚁群算法和神经网络算法对直线开关磁阻电机进行优化设计；在此基础上，分析相绕组电感对动子位置变化的敏感性。然后采用磁链控制和力分配函数相结合的方法降低磁阻电机的出力波动，采用基于无源性理论的控制方法实现直线开关磁阻电机的高精度位置控制。最后设计并应用一种新颖的内外环相结合的位置估计算法，探究直线开关磁阻电机的位置估计和无位置传感器控制问题。本项目拟对直线开关磁阻电机的设计、控制以及无传感器运行进行深入的理论研究，为该类电机的推广和应用提供技术支持。

本项目以优化设计和高精度位置控制为目标，采用场路结合的方法设计并研制了新型直驱式直线开关磁阻电机样机一台。在此基础上，采用基于无源性理论与负载观测器相结合的控制算法实现了该电机的高精度位置控制器。最后，项目设计了一种内外环相结合的位置估计算法，对该电机的无位置传感器控制问题进行了研究。实验结果表明该无传感器控制方案能实现直线开关磁阻电机的无位置传感器的位置控制。本项目的研究成果为该类电机的设计和分析、高精度位置控制以及无传感器运行等工程应用提供了一定参考依据，具有一定科学意义和应用价值。