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基于AnsoftRxmprt和MatlabSimulink的开关磁阻电机模糊PI控制研究摘要：开关磁阻电机（SRM）以其结构简单，控制方式灵活等优点逐渐得到学术界和工业界的重视。
由于SRM的磁链高度非线性，要获得精确的模型较困难。
依据实体电机的材料和尺寸参数，利用Ansoft/Rxmprt软件获得了SRM的非线性磁链模型，并将此磁链数据导入到Matlab/Simulink的SRM模型，建立了与实体电机相吻合的模型。
最后，基于此模型设计了模糊PI控制算法，通过仿真计算，验证了该控制算法可显著提高SRM调速系统的稳态和动态性能，为设计电机硬件驱动系统提供了理论依据。
Abstract：Switched reluctance motor （SRM）has attracted the attention of academic and industry for its advantages，such as simple mechanism and flexible control methods. It is difficult to accurate mathematic model of SRM because of its high nonlinearity of flux linkage. According to the parameters of materials and dimension，the data of flux linkage can be calculated in Ansoft/Rmxprt through finite element method. The data are imported into the specific model of SRM in Matlab/Simulink，so that the accurate mathematicmodel coincides with the actual SRM. Finally，fuzzy PI controller is designed for the drive system of SRM in Simulink. The simulation results show that the controller can obviously increase the steady state performance and dynamic performance，which provides the theoretical basis for the hardware system of SRM drive system.关键词：开关磁阻电机；磁链非线性；模糊PI；Ansoft/Rmxprt；Matlab/SimulinkKey words：SRM；nonlinearity of flux linkage；fuzzy PI；Ansoft/Rmxprt；Matlab/Simulink中图分类号：TM352 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）16-0092-040 引言开关磁阻电机（SRM，Switched Reluctant Motor）是近些年发展起来的新型交流调速电机。
河北工业大学硕士学位论文基于Ansoft的开关磁阻电机有限元分析与研究姓名：高洁申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：孙鹤旭20081101河北工业大学硕士学位论文基于Ansoft 的开关磁阻电机有限元分析与研究摘要开关磁阻电机是近年来随着电力电子技术和控制技术的发展而诞生的一种特种电机，并以其结构简单、坚固、成本低廉、起动转矩大、效率高等优点，在许多领域得到了广泛的应用。
利用电机电磁场理论和有限元法进行开关磁阻电机磁场分析与计算，在其研究中占据至关重要的地位，它是整个电机设计和运行性能分析的基础。
由于开关磁阻电机结构与传统的交直流电机具有很大的差别，加之其显著边缘效应及高度的过饱和特性，以路的观点进行电机性能的理论分析便显出很大的局限性；相反地，以场的观点，全面、系统地分析电机性能，以便进行电机设计、性能分析及仿真计算，便显示出极大的优越性。
本论文以开关磁阻电机电磁场的有限元分析为主题开展研究工作，在系统总结电机电磁场以及工程电磁场数值计算理论的基础上，基于工程电磁场有限元分析软件Ansoft ，采用全场域的分析方法，对开关磁阻电机的磁场分布、静态特性等进行了大量的仿真分析与研究。
一方面得出了开关磁阻电机在几个典型转子位置下的磁场分布图，并据此总结了电机内磁场的分布规律；另一方面绘制出了开关磁阻电机的非线性磁化曲线族，即ψ-θ-i 关系曲线、电感曲线和静态转矩曲线等静态特性曲线。
此外，本论文还分析了开关磁阻电机的稳态温升，建立了其等效磁网络模型，并对开关磁阻电机的稳态特性进行了仿真研究，计算出了电机在稳态运行情况下的相电流、磁链以及动态转矩等曲线。
同时，针对开关磁阻电机运行过程中存在转矩脉动的缺点，本论文还讨论了其减振降躁的一些具体措施。
由仿真结果可知，本论文所建立的开关磁阻电机二维有限元分析模型计算出的性能参数是比较准确可靠的，同时也说明本论文所提出的等效磁网络模型对SRM 稳态特性的研究具有较高的精度，从而为对开关磁阻电机的工作原理和内部电磁关系作系统而详细的分析，研究其工作特点和内在规律，对开关磁阻电机性能校核与稳态特性研究以及进行有效的电机电磁设计工作提供了可靠的依据。
有限元的分析软件Ansys在电机领域中应用有限元分析是现代工程和科学领域中最强大的工具之一。
它是一种仿真技术，可用于预测复杂结构的加载和行为。
此技术已经在各种领域得到了广泛的应用，包括航空航天、汽车、建筑、医学设备等，也在电机领域中广泛应用。
Ansys是一家专业的机械仿真软件公司，推出了Ansys Maxwell、Ansys Q3D Extractor、Ansys Icepak等多款电磁仿真软件。
本文将重点介绍Ansys最著名的电机仿真软件Ansys Maxwell在电机设计中的应用。
Ansys Maxwell介绍Ansys Maxwell是Ansys专为电力电子、电机、传感器设计等行业推出的电磁仿真软件。
Ansys Maxwell提供了各种电机部件和材料的建模，通过有限元解算技术实现了对电机运行性能的全面分析。
Ansys Maxwell在电机领域的具体应用包括：电机的磁场仿真在电机部件上施加预定义的电源电压波形或电流波形，Ansys Maxwell可计算它们所产生的电磁力和涡流、磁通密度和磁力线等参数。
与他平面上的分析方法相比，有限元分析技术能够更好地解决非线性、非均匀和几何较复杂的问题。
电机的热老化仿真Ansys Maxwell不仅可以分析电机的电磁性能，还可以通过Ansys Icepak模块进行热仿真，分析磁场作用下电机的温度分布和热点位置等运行状况，从而设计出更加稳定的电机。
电机的噪声与振动仿真电机在工作时往往会产生噪声和振动。
在电机设计阶段，利用Ansys Maxwell 可进行噪声和振动仿真。
通过识别和测试电机的激励源和耦合过程，可以预测电机的声功率级和振动特性，从而优化电机设计。
Ansys在电机领域的应用实例应用Ansys Maxwell，企业可以快速准确地设计和验证新的电机概念和产品，预测其性能和优化设计，降低设计成本和提高设计效率。
以下列举了Ansys在电机领域的应用实例。
无刷直流电机的磁场和振动分析以无刷直流电机为例，Ansys Maxwell在电机的建模、噪音和振动分析方面做出了贡献。
基于AnsoftRxmprt和MatlabSimulink的开关磁阻电机模糊PI控制研究摘要：开关磁阻电机（SRM）以其结构简单，控制方式灵活等优点逐渐得到学术界和工业界的重视。
由于SRM的磁链高度非线性，要获得精确的模型较困难。
依据实体电机的材料和尺寸参数，利用Ansoft/Rxmprt软件获得了SRM的非线性磁链模型，并将此磁链数据导入到Matlab/Simulink的SRM模型，建立了与实体电机相吻合的模型。
最后，基于此模型设计了模糊PI控制算法，通过仿真计算，验证了该控制算法可显著提高SRM调速系统的稳态和动态性能，为设计电机硬件驱动系统提供了理论依据。
Abstract：Switched reluctance motor （SRM）has attracted the attention of academic and industry for its advantages，such as simple mechanism and flexible control methods. It is difficult to accurate mathematic model of SRM because of its high nonlinearity of flux linkage. According to the parameters of materials and dimension，the data of flux linkage can be calculated in Ansoft/Rmxprt through finite element method. The data are imported into the specific model of SRM in Matlab/Simulink，so that the accurate mathematicmodel coincides with the actual SRM. Finally，fuzzy PI controller is designed for the drive system of SRM in Simulink. The simulation results show that the controller can obviously increase the steady state performance and dynamic performance，which provides the theoretical basis for the hardware system of SRM drive system.关键词：开关磁阻电机；磁链非线性；模糊PI；Ansoft/Rmxprt；Matlab/SimulinkKey words：SRM；nonlinearity of flux linkage；fuzzy PI；Ansoft/Rmxprt；Matlab/Simulink中图分类号：TM352 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）16-0092-040 引言开关磁阻电机（SRM，Switched Reluctant Motor）是近些年发展起来的新型交流调速电机。
