摘要：對(duì)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，往往需要進(jìn)行復(fù)雜的解耦和反饋線(xiàn)性化步驟，如何避免這些繁瑣的設(shè)計(jì)過(guò)程還無(wú)有效的方法。文章利用以往時(shí)刻對(duì)當(dāng)前控制量的影響程度提出了一種具有影響函數(shù)的迭代學(xué)習(xí)控制器，為此首先針對(duì)目前現(xiàn)有的磁懸浮開(kāi)關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的修正及擴(kuò)展，進(jìn)而通過(guò)分析了迭代學(xué)習(xí)算法存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種具有影響函數(shù)的迭代學(xué)習(xí)控制，最后對(duì)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)控制，表明算法在收斂速度以及高精度跟蹤性能方面的良好優(yōu)勢(shì)：

關(guān)鍵詞：迭代學(xué)習(xí)；收斂速度；影響函數(shù)；磁懸浮；開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：tm36 +4; tm352    文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a    文章編號(hào)：1001-6848(2010)06-0032-04

  相對(duì)其他電機(jī)來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有工作可靠、轉(zhuǎn)矩慣量比大、效率高并且成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此作為一種高速、超高速電機(jī)越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。而機(jī)械軸承的磨損則嚴(yán)重制約著開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高，因此利用磁軸承代理機(jī)械軸承的磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)引起了廣大學(xué)者及科研人員的注意，許多文獻(xiàn)對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)內(nèi)容的研究[2-7]。

    文獻(xiàn)[2]在對(duì)bsrm系統(tǒng)模型進(jìn)行可逆性分析的基礎(chǔ)上應(yīng)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)方法，將非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)彼此無(wú)耦合的偽線(xiàn)性子系統(tǒng)，進(jìn)而通過(guò)設(shè)計(jì)閉環(huán)專(zhuān)家pid控制器實(shí)現(xiàn)了良好的動(dòng)靜態(tài)性能。然而該研究?jī)?nèi)容沒(méi)有考慮徑向位移對(duì)徑向力的影響，并且采用了專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)使得控帶4器設(shè)計(jì)增加了一定難度。文獻(xiàn)[3]根據(jù)徑向位置的耦合情況提出了反饋線(xiàn)性化的動(dòng)態(tài)解耦算法，實(shí)現(xiàn)了徑向位置兩自由度的完全解耦及獨(dú)立控制。但是僅僅考慮了位置上的解耦，并且是在模型已知的情況下進(jìn)行的反饋線(xiàn)性化，這在實(shí)際應(yīng)用中是不能實(shí)現(xiàn)或具有相當(dāng)大的誤差的。同樣的問(wèn)題也出現(xiàn)在文獻(xiàn)[4]中，采用微分幾何理論進(jìn)行狀態(tài)反饋控制解耦的方法也具有一定的局限性。文獻(xiàn)[5]和文獻(xiàn)[7]在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可逆分析的基礎(chǔ)上，采用狀態(tài)反饋和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆進(jìn)行動(dòng)態(tài)解耦進(jìn)而進(jìn)行控制的思路，在一定程度上解決了耦合對(duì)控制器設(shè)計(jì)的影響，但是同樣沒(méi)有跳出先解耦然后進(jìn)行控制的局限，并且采用模糊控制需要專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)。

    可以看出，日前對(duì)bsrm系統(tǒng)進(jìn)行控制的方法均是進(jìn)行多變量解耦，然后再進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)某種目標(biāo)跟蹤。然而解耦是以已知模型為基礎(chǔ)的，其模型的準(zhǔn)確度在一定程度上影響著控制性能的優(yōu)劣。對(duì)于bsrm這樣的多變量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其準(zhǔn)確模型的獲取具有一定難度，如何能有效利用系統(tǒng)已知的少許信息，不必經(jīng)過(guò)解耦而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的精確輸出是本文要研究的內(nèi)容。

  本文首先針對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)分析了bsrm系統(tǒng)在徑向位移影響下的徑向力模型，同時(shí)考慮了與旋轉(zhuǎn)力相互影響的整體模型。進(jìn)而針對(duì)這類(lèi)非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)進(jìn)行了具有影響函數(shù)的迭代學(xué)習(xí)控制算法設(shè)計(jì)，避免了解耦過(guò)程。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明了方法的有效性。

    常見(jiàn)的12/8相bsrm系統(tǒng)在考慮徑向位移影響的a相激勵(lì)時(shí)數(shù)學(xué)模型如下式所示。

式中，ima表示主繞組電流，isa1，、isa2表示徑向電流；模型系數(shù)kfi（i=l，2，3）與上述電流以及旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)。

式中，nm、ns分別為主繞組和徑向力繞組的匝數(shù)；μ表示空氣的磁導(dǎo)率；l為定子疊片長(zhǎng)度；r為轉(zhuǎn)子極半徑；l0為定子、轉(zhuǎn)子中心重合時(shí)的平均氣隙長(zhǎng)度。同理可得到其余兩相模型。

    通過(guò)上述模型可以看出，徑向力不僅與徑向力電流有關(guān)，還與電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度有聯(lián)系，而文獻(xiàn)[3]在分析過(guò)程中，將角度視為給定，沒(méi)有考慮輸出角度的影響。結(jié)舍文獻(xiàn)[9]考慮旋轉(zhuǎn)力矩如下：

進(jìn)而通過(guò)牛頓定理及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程可得