[00696052]高性能无轴承电机系统及其智能控制关键技术

项目提出的高性能无轴承电机系统及其智能控制关键技术，是集电气工程、机械工程、控制工程等多学科交叉应用为一体的研究课题。无轴承电机系统主要具有无摩擦、无磨损、无需润滑和密封、高速高精、噪声小、寿命长等突出优点，在高速精密机械加工、涡轮分子泵、飞轮电池、航空航天、无菌车间、生命科学等领域已经显现出了极其重要应用价值。 项目的主要科技内容： 1.以高效率、高可靠性、低能耗、低成本为目标，针对不同应用场合，发明了五自由度锥形无轴承电机、单绕组轴向磁通无轴承电机等多种新型无轴承电机系统结构。同时，提出了基于二分法的无轴承电机系统优化设计方法。 2.针对常规解析法难以建立无轴承电机系统的非线性模型，提出基于最小二乘支持向量机的无轴承电机系统磁链非线性建模方法、基于麦克斯韦张量法的无轴承电机系统径向悬浮力非线性建模方法。 3.针对无轴承电机系统的多变量、非线性和强耦合特性，提出了基于神经网络逆系统、支持向量机逆系统、自适应逆、以及双逆容错的无轴承电机系统非线性逆解耦控制方法。 4.针对无轴承电机系统负载突变工况下的抗干扰性能差的难题，提出并实现了基于分数阶积分滑模、基于非奇异快速终端滑模、自抗扰等的无轴承电机系统控制方法。 5.克服普通速度传感器无法满足无轴承电机系统性能要求的难题，提出了无轴承电机系统无传感器运行控制策略，实现了无轴承电机系统低成本无传感器高效运行。自主研发了数字驱动控制集成系统，构建了高效能驱动控制平台，控制系统稳定可靠。 项目授权发明专利24项。已发表学术论文100余篇，其中SCI收录(含待收录)47篇，EI收录40篇。完成国家863计划项目1项、国家自然科学基金项目4项、省部级项目10余项；培养博士生研究生8名，硕士生研究生20余名。 基于上述技术发明及成果，研制的无轴承电机系统在数控机床直驱主轴、特殊泵系统、飞轮电池等工程中得到应用。直驱主轴产品由于采用无轴承电机系统，可以避免传统机械轴承的高速发热、机械磨损等问题；密封电机泵采用无轴承电机系统，可以很好地解决无菌、无污染以及有害液体或气体的无接触传动难题；飞轮电池产品采用无轴承电机系统，具有使用寿命长、储能密度高、质量小、结构紧凑、成本低、维护方便、对环境友好等突出优点。因此，随着无轴承电机系统在直驱主轴、密封电机泵、飞轮电池等应用领域应用的逐步推广，经济、社会效益将进一步扩大。