主动磁悬浮轴承的控制算法研究
发布时间：2021-01-19 03:14
轴承是机械装备的核心部件。相较于传统机械轴承,主动磁悬浮轴承以其高转速、高性能、高精度、低噪声、零摩擦、可靠性强等优点,在工业制造领域具有广阔的应用前景。但由于磁悬浮轴承系统是一个非线性时变强耦合的天然开环不稳定模型,控制难度大,控制系统复杂且成本高,一定程度上成为了它产业化普及的瓶颈。本文运用经典控制策略、状态反馈控制策略及H∞鲁棒控制策略,对磁悬浮轴承的控制算法进行了理论研究并设计了相应的控制器,研究工作概述如下:（1）分析了磁悬浮轴承系统的结构及其工作原理,结合电磁场理论,通过磁路分析和数学处理推导建立磁悬浮轴承系统线性化控制模型。（2）磁悬浮轴承系统经典控制策略研究。将磁轴承系统与弹簧—阻尼系统控制模型进行等效类比,分析各控制参量的变化对控制效果的影响,根据磁轴承系统阻尼和刚度的要求,设计闭环PD/PI控制器,并分析控制的稳定性、快速性和准确性。（3）针对基于模拟电路实现的经典控制大多局限于小功率、低精度、低转速场合,且无法实时观测控制量的问题,本文采用了一种基于状态反馈理论的磁悬浮轴承现代控制策略。建立磁悬浮轴承系统状态空间数学模型,搭建仿真模块验证分析...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统滚珠式机械轴承与磁悬浮轴承
内外研究发展概况研究应用现状，S.Earnshaw（剑桥大学教授）率先提出利在空间层面仅依靠磁力难以实现物体的稳定探索，在航空航天、军事等领域，磁悬浮轴，法国军方科研实验室用磁轴承技术使卫星功应用。在空间制导系统方面，德雷伯实验悬浮轴承技术，标志着在航空领域磁悬浮轴H-1 火箭上，日本搭载了磁悬浮飞轮并进行下此项技术仍能够正常运行；同年，法国空作用飞轮（图 1.2）安装在SPOT -1 卫星上，用出能够以24000r / min 转速在420℃高温环境动机内[4]；1999 年，Baloh 等人提出将磁悬证[5]。
1.3 美国航天局（NASA）研制的高速磁悬浮工业领域不断实现长足发展并取得非凡成（日本）研发出涡流分子泵、机床电主轴涡轮增压机中，英国率先应用到磁轴承；装由精工精机公司（日本）生产的磁悬浮起，日立公司（日本）与 S2M（法国）就全球首台磁悬浮离心压缩机；本世纪初期日本）联合研制出以模拟电路控制为基础司（加拿大）与 SKF（瑞典）在 2011 年建的工业化已迈向成熟；芬兰 ABS 公司的000m3/h），升压范围宽（40~125kPa）且出 10%；2011 年，在中国市场上，江森自C2 磁悬浮变频离心式冷水机组，机组的满0%以上。2013 年，Y.Okada （日本）利用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TMS320F28335DSP的磁悬浮轴承数字控制器的研究与设计[J]. 郭凯旋,徐龙祥. 机械制造与自动化. 2018(04)
[2]具有延时补偿的磁悬浮轴承开关功率放大器数字单周期控制[J]. 周杰,邓智泉,李克翔,何家希. 电工技术学报. 2018(03)
[3]考虑弹簧阻尼作动器解析雅可比矩阵的多刚体动力学分析[J]. 阚子云,彭海军,陈飙松. 力学学报. 2017(05)
[4]基于改进PSO的变流器控制参数优化方法[J]. 彭子舜,戴瑜兴,毕大强. 现代电子技术. 2016(22)
[5]混合型磁悬浮轴承开关功放的单周期数字控制[J]. 刘程子,邓智泉,曹鑫,李克翔,周杰. 中国电机工程学报. 2015(22)
[6]主动磁悬浮轴承的神经网络自适应稳定性控制[J]. 张远,张建生,张燕红. 工业控制计算机. 2014(09)
[7]基于模糊PI模型参考自适应的高速永磁同步电机转子位置检测[J]. 张洪帅,王平,韩邦成. 中国电机工程学报. 2014(12)
[8]磁轴承不平衡控制技术的研究进展[J]. 张剀,张小章. 中国机械工程. 2010(08)
[9]H∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究[J]. 徐龙祥,张金淼,余同正. 中国机械工程. 2006(10)
[10]电磁轴承及其应用研究综述[J]. 蒋启龙,连级三. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(07)
硕士论文
[1]PID控制器参数整定及其在逆变控制上的应用[D]. 安芳.南昌航空大学 2013
[2]基于DSP的交流伺服电机的自抗扰控制研究[D]. 高伟松.河北大学 2013
[3]H∞混合灵敏度设计问题仿真研究[D]. 樊树军.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2986222
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统滚珠式机械轴承与磁悬浮轴承
内外研究发展概况研究应用现状，S.Earnshaw（剑桥大学教授）率先提出利在空间层面仅依靠磁力难以实现物体的稳定探索，在航空航天、军事等领域，磁悬浮轴，法国军方科研实验室用磁轴承技术使卫星功应用。在空间制导系统方面，德雷伯实验悬浮轴承技术，标志着在航空领域磁悬浮轴H-1 火箭上，日本搭载了磁悬浮飞轮并进行下此项技术仍能够正常运行；同年，法国空作用飞轮（图 1.2）安装在SPOT -1 卫星上，用出能够以24000r / min 转速在420℃高温环境动机内[4]；1999 年，Baloh 等人提出将磁悬证[5]。
1.3 美国航天局（NASA）研制的高速磁悬浮工业领域不断实现长足发展并取得非凡成（日本）研发出涡流分子泵、机床电主轴涡轮增压机中，英国率先应用到磁轴承；装由精工精机公司（日本）生产的磁悬浮起，日立公司（日本）与 S2M（法国）就全球首台磁悬浮离心压缩机；本世纪初期日本）联合研制出以模拟电路控制为基础司（加拿大）与 SKF（瑞典）在 2011 年建的工业化已迈向成熟；芬兰 ABS 公司的000m3/h），升压范围宽（40~125kPa）且出 10%；2011 年，在中国市场上，江森自C2 磁悬浮变频离心式冷水机组，机组的满0%以上。2013 年，Y.Okada （日本）利用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TMS320F28335DSP的磁悬浮轴承数字控制器的研究与设计[J]. 郭凯旋,徐龙祥. 机械制造与自动化. 2018(04)
[2]具有延时补偿的磁悬浮轴承开关功率放大器数字单周期控制[J]. 周杰,邓智泉,李克翔,何家希. 电工技术学报. 2018(03)
[3]考虑弹簧阻尼作动器解析雅可比矩阵的多刚体动力学分析[J]. 阚子云,彭海军,陈飙松. 力学学报. 2017(05)
[4]基于改进PSO的变流器控制参数优化方法[J]. 彭子舜,戴瑜兴,毕大强. 现代电子技术. 2016(22)
[5]混合型磁悬浮轴承开关功放的单周期数字控制[J]. 刘程子,邓智泉,曹鑫,李克翔,周杰. 中国电机工程学报. 2015(22)
[6]主动磁悬浮轴承的神经网络自适应稳定性控制[J]. 张远,张建生,张燕红. 工业控制计算机. 2014(09)
[7]基于模糊PI模型参考自适应的高速永磁同步电机转子位置检测[J]. 张洪帅,王平,韩邦成. 中国电机工程学报. 2014(12)
[8]磁轴承不平衡控制技术的研究进展[J]. 张剀,张小章. 中国机械工程. 2010(08)
[9]H∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究[J]. 徐龙祥,张金淼,余同正. 中国机械工程. 2006(10)
[10]电磁轴承及其应用研究综述[J]. 蒋启龙,连级三. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(07)
硕士论文
[1]PID控制器参数整定及其在逆变控制上的应用[D]. 安芳.南昌航空大学 2013
[2]基于DSP的交流伺服电机的自抗扰控制研究[D]. 高伟松.河北大学 2013
[3]H∞混合灵敏度设计问题仿真研究[D]. 樊树军.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2986222
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