混合磁悬浮轴承控制系统的滑膜变结构控制

发布时间：2020-05-08 01:44

【摘要】：磁悬浮转子是一种新型、高科技前沿产品。它具有无摩擦、无磨损、无需润滑、无污染、能耗小以及使用寿命长等优点,适用于各种高速或超高速、真空等特殊环境场合。在军事、空间站、核工业、能源、化工、交通等领域具有广泛的应用前景和重要的现实意义。磁力轴承作为目前可应用于工程实际、且能够实施主动控制的支承部件之一,具有一般传统轴承和支承技术所无法比拟的优点,目前已在各个领域的高速旋转机械中开始应用。随着现代旋转机械转速的大幅度提升,支承对转子系统的稳定性、动态特性、旋转精度等影响越来越高。混合磁悬浮轴承控制系统具有非线性和开环不稳定性,需要先进的控制系统加以控制。磁悬浮轴承的性能优劣很大程度上取决于其控制系统的性能优劣。通过采用先进的控制方法来设计控制器以满足磁悬浮轴承系统稳定性和鲁棒性,因此展开磁悬浮轴承控制方法的研究有着非常重要的现实意义。文中首先对混合磁悬浮轴承系统进行了介绍,同时对磁轴承控制系统进行了详细的阐述和受力解耦分析。然后设计了单自由度磁悬浮轴承控制系统,对其控制部分的位移传感器、功率放大器和执行机构三大部分进行了性能分析与选型。针对单自由度磁悬浮轴承进行了详细受力分析,推导并建立了其数学模型。以单自由度磁悬浮轴承控制系统的数学模型为基础,进行了PID控制算法和滑模变结构控制算法的理论分析与MATLAB系统仿真。通过仿真具体比较以上两种控制方法的性能。仿真结果表明与PID控制理论相比,滑模变结构控制理论具有更良好的稳定性,进一步提高了磁悬浮轴承系统的鲁棒性,减小了动态超调量,缩短了系统调节时间,且能够在较短的时间内快速达到系统平衡,并对干扰信号具有较强的抑制作用。在混合型磁悬浮轴承系统中应用滑模变结构控制具有不可比拟的优越性。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH133.3

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