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基于永磁同步电机无人水下航行器电力推进研究
| 论文题名： | 基于永磁同步电机无人水下航行器电力推进研究 |
| 关键词： | 水下航行器;电力推进系统;滑模变结构;永磁同步电机;积分滑模控制器 |
| 摘要： | 伴随着电力电子技术、新型控制技术和现代化电气设备的日新月异，人类对海洋的探索范围和海面作业方式不断深入和多样化。无论是对于水下探索工作还是军事打击的需要，都凸显航行器的重要作用。为保证其航行的快速稳定性，航行器在机械可靠性、推进稳定性和自身抗干扰能力都必须有突破性发展。这使得航行器电力推进技术的应用领域不断深入发展，同时也决定未来电力推进发展方向。由于具有低转速大转矩和高效率，使得永磁同步电机成为各种船舶电力推进的理想装置。但是由于水下航行器作业环境复杂多变且受干扰多样化，并随着产生的非线性、强耦合和不可预测振荡等。如何提高水下航行器推进稳定性和高效性变得尤为重要。 全文首先介绍水下航行器与电力推进的发展状况，通过对永磁同步电机数学理论分析和电力推进螺旋桨负载建模。对滑模变结构理论进行详细分析，并提出几种改进其抖振的方法进行仿真验证。由于其具有高鲁棒性和易实现，所以广泛用于电机控制。在此基础上实现水下航行器永磁同步电机电力推进建模，并实现起动、停车与倒车三种典型运动特性。 结合航行器自身特点和普通永磁同步电机的不足，本文提出新型双转子对转推进永磁电机，一台电机就可实现对转双机械端口输出，不仅体积小、重量轻，降低了成本，而且没有电刷，安全可靠性高。经研究表明，对转螺旋桨推进系统的节能效果明显提高。对转螺旋桨推进系统可减小横滚力矩，防止航行器发生侧翻现象。电机矢量控制可以很好解决双转子速度调节问题，响应快，只是在双转子带不平衡负载时会出现扰动。 最后深入对双转子永磁推进电机进行分析研究，设计一种积分滑模控制器，利用积分型滑模面设计的滑模控制器与常规的滑模控制器相比增强了系统的稳定性。对转电机调速系统鲁棒性提高，可使水下航行器推进电机实现高性能控制，工作环境适应性大大提高且系统稳定性高。为新型推进电机控制系统的高效可靠运行提供有力保障。 |
| 作者： | 周涛 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 朱志宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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