多余度开关磁阻起动/发电机系统建模方法及冗余控制技术研究

项目以多余度开关磁阻起动/发电机系统为研究对象，对其关键技术进行研究。拟提出基于支持向量机、智能优化算法以及多物理场耦合计算的多余度开关磁阻电机多参数综合优化设计方法；以电磁特性样本库为基础结合模糊神经网络技术，建立考虑不同通道之间互感耦合影响的多余度开关磁阻起动/发电一体化系统模型，研究不同工作模式和运行状态下的电机性能；采用双闭环控制和数字技术实现电机起动和发电功能，研究适宜的电流均衡控制策略实现系统不同运行状态时各余度之间的均衡控制，通过改进型电压反馈控制提高系统抗负载扰动的能力；在分析电机系统故障特性的基础上，研究合适的余度管理方法对系统的容错控制策略及工作方式等进行管理，实现系统高效率、高可靠性运行；搭建以DSP+CPLD为核心的多余度开关磁阻起动/发电系统实验平台，验证理论分析及各种控制策略的正确性和有效性，为其更好的满足在航空航天、军事装备等领域的发展需要提供理论和技术

本项目以多余度开关磁阻电机起动/发电系统为研究对象，对其关键技术进行了研究，主要研究内容包括：利用磁路分割法建立了双余度开关磁阻电机的变结构等效磁网络模型，可方便求解电机绕组的磁链、电感等电磁特性参数；基于双余度电机功率电路模型和绕组自感与互感特性曲线，推导了一个相周期内绕组电流和转矩的分段解析式，分析了机电能量的转换过程；基于双余度电机不同余度的两相绕组同时励磁模式，提出了一种考虑绕组互感耦合和磁饱和影响的电机非线性等效数学模型；建立了双余度开关磁阻起动/发电机系统的一体化非线性数字仿真研究平台及基于dSPACE的半实物实时控制系统实验平台，分析了双余度开关磁阻电机系统在各种工作模式、各种工况和各种故障状况下的稳态和动态性能；通过理论分析、非线性数字仿真及样机实验验证，提出了适用于双余度开关磁阻起动/发电机系统故障状态下的闭环容错控制策略。此外，还对不同绕组连接方式的多余度开关磁阻电机的磁路模型、磁场分布、数学模型和各种静、动态特性进行了对比分析研究，研制出两台不同绕组结构的双余度开关磁阻实验样机及其功率变换器，对两种起动/发电机系统的闭环起动、发电和故障容错控制运行等进行了全面的实验研究。. 结合该项目的研究，共培养研究生3名，在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表（含收录）科技论文11篇，其中SCI收录5篇，SCI源期刊发表1篇，SCI源期刊接受1篇，EI收录2篇，国际会议3篇；另外向SCI源期刊投寄论文3篇，国际会议投稿3篇；申请国家发明专利1项；参与编译教材1部。