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1. 研究目的与意义（文献综述）

1 目的及意义

1.1 无轴承异步电机研究背景

无轴承异步电机（bearingless induction motor，bim）在普通异步电机基础上再嵌入一套悬浮绕组实现无轴承运行，是集磁轴承优点和传统异步电机功能于一体的新型电机。电机的磁悬浮控制以转矩绕组提供的气隙磁场为偏置磁场，通过调制悬浮绕组电流来调制电机转子所受的磁悬浮力，从而达到让电机转子悬浮运转的效果。相比于其他异步电机，具有结构简单、转矩脉动小、噪音低、易于弱磁、可靠性高等诸多优点，在高速高精度数控机床、航空航天、飞轮储能等特种驱动领域具有较高的应用价值和广阔的应用前景。

现代科技的发展对于传动技术提出了更高的要求，而传统的传动方式很难满足现代科技发展的需求。在一些特殊领域中，电气传动改变了原有的传动方式，扮演着越来越重要的角色。无轴承异步电机本身所具有的无磨损、转换效率高、寿命长、体积小等优势，使其在生命科学、航空航天、军事等领域具有极为广泛的应用前景。在生命科学领域中，人工心脏泵的出现为心脏衰竭的患者带来了希望，而当前普遍使用的人工心脏泵大多采用的是无刷直流电机。由于机械轴承的存在，磨损而导致的发热问题难以避免，这将导致人工心脏泵寿命的衰减，同时对病人的身体健康产生不利影响。将无轴承异步电机应用于人工心脏泵则可以有效的解决上述问题，对患者的康复起到更为积极作用。

2. 研究的基本内容与方案

2 研究的基本内容及目标

2.1 研究目标

以无轴承异步电机为研究对象，首先在分析无轴承异步电机工作机理的前提下构建数学模型，然后采用气隙磁场定向的解耦方法，搭建无轴承异步电机矢量控制模型；分析电机转速控制系统在pid传统控制器中存在的问题，引入分数阶理论，设计了分数阶piλdμ控制器，与转速控制器相结合，进行仿真验证及分析。

2.2 研究内容

改善基于矢量控制的无轴承异步电机运行性能，提高转子悬浮精度，研究多种无轴承异步电机改进控制策略。无轴承异步电机悬浮系统在旋转坐标系下是一个多变量的耦合系统，本文推导出悬浮控制系统简化模型，在传统pid控制基础上，引入分数阶piλdμ控制策略，取代基于传统工程设计的pid控制器，提高控制性能指标和系统的鲁棒性的途径，以提高因转子质量不平衡所引起振动的高精度抑制，并进一步研究两种控制策略下系统的抗干扰性能。

3. 研究计划与安排

(1)2.24-3.5：理解毕业设计要求，收集、查阅相关资料；完成英文资料的翻译。

(2)3.6-3.15：根据参考文献和所学知识，进行系统分析和设计,完成系统总体设计方案，提交开题报告。

(3)3.16-4.25：熟悉matlab软件仿真，构建系统仿真模型，完成性能仿真并整理相关数据。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 程相辉,卜文绍,李自愿等.无轴承异步电机气隙磁场定向逆解耦控制[j].电气传动,2016,46(9):57-61.

[2] 孙宇新,杨玉伟.无轴承异步电动机研究发展现状[j].电机与控制应用,2016,43(10):1-8.

[3] 朱明祥,姚伟星.无轴承异步电机svm-dtc控制研究与设计[j].电工电气,2016(7):13-15.