永磁同步电动机统一混沌模型与其动力学分析

摘要

近年来,永磁同步电机(PMSM)以其结构简单、体积小、重量轻、高转矩/惯性比、高效率等优点,在数控机床、工业机器人以及航空航天等领域得到日益广泛的应用。 本文选取永磁同步电动机为研究对象,推导了统一混沌模型,并对统一混沌模型进行了动力学分析,由此为永磁同步电动机稳定运行提供非线性理论分析方法。 论文具体内容和创新如下： (1)建立永磁同步电动机的混沌模型。从坐标变换原理出发,引入仿射变换方法,介绍了永磁同步电动机在不同运行状况下的两种混沌模型：模型1和模型2,并对混沌模型1和模型2进行了分析比较。此外,还将混沌建模推广到双绕组永磁同步电动机中,建立了双绕组永磁同步电动机混沌模型。 (2)永磁同步电动机的混沌化模型研究。对参数不处于混沌域的情况,对永磁同步电动机进行反混沌控制研究也即混沌化研究,得到混沌化模型1和混沌化模型2。由此结合(1)研究提出了永磁同步电动机统一的混沌模型,实现了将所有永磁同步电动机混沌模型及混沌化模型的统一。 (3)永磁同步电动机统一混沌模型的动力学分析。首先,讨论了统一混沌模型的平衡点,基于Lyapunov稳定性理论,讨论了它的对称性和耗散性,研究了平衡点分岔特性；其次,基于能量壁垒原理,进行了混沌化系统局部分岔分析；最后应用特征指数的方法,计算永磁同步电动机混沌化模型的Lyapunov指数。 (4)永磁同步电动机混沌低频振荡现象探讨。主要对逆变器供电永磁同步电动机系统进行建模,归纳了系统低频振荡的影响因素,分析了逆变器与低频振荡的关系,重点讨论了低频振荡与永磁同步电动机混沌特性的关系。由此,进一步来研究永磁同步电动机的低频振荡的机理,进一步发展出新的控制策略,提高逆变器供电永磁同步电动机的运行性能。 论文最后对全文所展开的研究工作进行了总结,并指明了未来的研究方向。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2混沌与混沌化

1.2.1混沌的定义及特性应用

1.2.2混沌化的概念

1.2.3混沌化的基本方法

1.3永磁同步电动机混沌现象与控制研究现状

1.3.1混沌现象研究

1.3.2混沌控制研究

1.4本文研究内容及章节安排

1.5本章小结

第二章永磁同步电动机混沌模型

2.1引言

2.2永磁同步电动机的模型

2.2.1基本电磁关系

2.2.2永磁同步电动机模型

2.3永磁同步电动机的混沌模型

2.3.1仿射变换

2.3.2混沌模型1

2.3.3混沌模型2

2.3.4混沌模型比较

2.4双绕组永磁同步电动机混沌模型

2.5本章小结

第三章永磁同步电动机混沌化模型及统一混沌模型

3.1引言

3.2永磁同步电动机混沌化模型1

3.3永磁同步电动机混沌化模型2

3.4永磁同步电动机统一混沌模型

3.5本章小结

第四章永磁同步电动机混沌动力学分析及应用

4.1引言

4.2永磁同步电动机统一混沌模型的平衡点和稳定性

4.2.1平衡点

4.2.2对称性和不变性

4.2.3耗散性

4.2.4平衡点稳定性

4.2.5 Hopf分岔

4.3永磁同步电动机统一混沌化系统局部分岔分析

4.3.1系统轨线图

4.3.2混沌时间序列

4.4 PMSM统一混沌模型的Lyapunov指数

4.5永磁同步电动机混沌低频振荡

4.5.1低频振荡现象

4.5.2混沌低频振荡

4.6本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢