基于α阶逆系统的主动磁轴承状态反馈解耦控制方法与系统研究

发布时间：2024-04-15 02:12

　　旋转机械正朝着高速、高精度的方向发展,常规的机械轴承支承方式限制了其性能的进一步提升,尤其在复杂环境中运行时,如极端温度、压强,高速高精度和高可靠性的军事、航空、生命科学等领域。磁轴承具有无磨损、无需润滑、寿命长、支承特性可控等突出优点,转子转速理论上仅受限于材料强度,且其动态特性可调控,是高速精密转子的理想支承方式。但磁轴承转子系统具有多变量、非线性、强耦合的特点,其运行过程中因非线性作用、各类耦合及参数摄动造成系统模型变化,难以把控;为提高其鲁棒性与控制精度,对其控制方法的研究仍值得不断完善。为此,本文研究针对主动磁轴承的控制方法与系统,其主要内容包括:(1)针对E型电磁铁的结构、电气参数,对电磁力模型做了线性化分析,提出相对误差率的概念,并验证了其具有足够大的有效线性化区间;分析了磁轴承转子系统耦合形式,分析其耦合作用机理,建立五自由度主动磁轴承转子系统动力学模型;(2)选择合适的状态变量建立转子系统状态空间方程,基于逆系统理论,将其逆系统通过状态反馈和输入变换得到解耦后的α阶伪线性积分子系统,利用内模控制器对其综合,建立控制系统模型;(3)进行基于Matlab-Simulink...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1磁悬浮风机支承系统结构

轴承的结构和工作原理着手，分析E型、C型电磁铁的电磁力对象磁悬浮风机的实际参数为例，分析其线性化工作区间。列统耦合的存在形式，将线性化电磁力模型替代非线性电磁力磁轴承转子系统的动力学模型。悬浮风机的结构与工作原理承是典型的机电一体化产品，分为机械系统和电控系统两部护轴承、转....

图2-2磁悬浮风机三维模型

径向磁轴承电机径向磁轴承图2-1磁悬浮风机支承系统结构磁悬浮风机三维模型如图2-2，控制系统每一个控制周期执行如下控制逻辑：处于平衡位置的转子，受到干扰力偏离平衡位置，位置控制器实时采集电涡流位移传感器输出的转子位置信息，与转子稳定悬浮时的期望位置比较，经过控制律运算后输出....

图2-4E型径向磁轴承磁极分布及夹角

图2-4E型径向磁轴承磁极分布及夹构下电磁铁的电磁力模型进行分析，作；和涡流现象；分布在气隙中。，在单磁极作用下，单边气隙中磁场能1122WBHVBHSδδ==δ[1]量，B为气隙磁感应强度，Hδ为气隙磁。铁产生，是转子位置与线圈电流的函数转子间气隙δ....

图2-6E型径向磁轴承单自由度差动结构

=F1/2。承主磁极与两侧小磁极的夹角为α，则单个22201220+2cos(1cos)(128BSSNiFFμααμδ=+=+3π/16。应强度处于磁性材料磁化曲线的饱和磁感最大电磁力分别为20cosMAXCBSFαμ=、EF数相....

本文编号：3955576