基于复合控制的磁悬浮CMG动框架效应抑制

发布时间：2021-09-24 03:36

　　针对磁悬浮控制力矩陀螺（MSCMG）动框架效应导致转子悬浮精度和稳定性降低的问题,提出一种角加速率自适应前馈控制与自抗扰控制（ADRC）相结合的复合控制方法。建立了MSCMG转子动力学模型,分析了框架转动情况下的磁轴承扰动力矩,设计了角加速率自适应算法和线性扩张状态观测器,并结合状态反馈控制设计了复合控制器,同时对磁轴承控制系统进行了稳定性分析,仿真结果验证了所提复合控制方法的有效性。利用研制的样机搭建实验平台进行验证,结果表明:所提方法与传统PID控制方法相比,磁悬浮转子收敛后的位移峰峰值降低了39.6%,提高了磁悬浮系统的抗干扰能力。 

【文章来源】：北京航空航天大学学报. 2020,46(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

磁悬浮控制力矩陀螺示意图

磁悬浮高速转子系统坐标图

本文提出的复合控制策略,主要由ADRC控制器与自适应前馈控制组成。角加速率自适应前馈控制抵消动框架效应,ADRC抑制电流刚度、位移刚度变化带来的未知扰动,2种控制方法复合使用,达到提高磁轴承抗干扰能力的目的。复合控制方法原理如图3所示,转子系统输出的转子位移信号y分别输入到LMS和ESO当中,角加速率自适应前馈根据实时位移信号迭代计算出需要对动框架扰动的补偿量,同时ADRC将转子系统的输入u和输出y与设定的标准积分串联型相对比,计算得到的控制量。图中:ωg为框架角速率信号;u为误差反馈控制量;ka为框架角加速度灵敏度;GTCL(z)为磁悬浮转子系统传递函数的离散化模型,为框架扰动环节;z1为ESO输出的对转子系统输出量y的跟踪量;z2为对y的跟踪量z1的微分;z3为MSCMG系统内扰动扩展的状态量。功放将控制器和补偿器生成的PWM信号转换为控制电流,驱动电磁铁产生电磁力,使转子悬浮在给定位置上。2.1 自抗扰控制

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3407017