磁悬浮转子预估控制方法的分析与研究

发布时间：2020-04-23 01:42

【摘要】： 磁悬浮轴承是一种新颖的支承部件，它是由转子、轴承及位置控制器构成的机电一体化系统。它以无机械接触、无磨损和无需润滑等传统轴承所无法比拟的优点而倍受瞩目。磁悬浮轴承必须在控制系统的协助下才能正常工作，且控制器性能的好坏直接影响到磁悬浮轴承的动态性能和转子的控制精度。 本文在分析单自由度磁悬浮轴承的基础上，建立了磁悬浮轴承的简化数学模型，导出了控制系统模型。在分析PID控制器参数对控制系统性能影响的基础上，提出了采用预估模糊复合控制器对磁悬浮轴承进行控制，给出了控制器参数的整定原则。在MATLAB的SIMULINK环境下构建控制系统模型，用S-function编写变参数PID控制器的参数变化规则模块和磁悬浮轴承的非线性模型，并进行了动态仿真。 根据磁悬浮轴承的控制系统模型，对磁悬浮轴承的数字控制系统进行了实验设计，论述了磁悬浮轴承控制系统中各个组成部分在系统中的作用，并进行了实验研究，分析比较了实验数据。 磁悬浮轴承的控制器设计通常是在平衡点附近进行线性化，按照线性理论设计线性控制器。但是由于磁悬浮轴承有本质上的非线性以及传感器、放大器和AD转换所带来的综合延迟，而传统PID控制器通常不能有效克服被控对象模型参数的大范围变化、非线性因素以及延迟环节的影响。本文首先设计了基本模糊控制器，并用MATLAB进行了仿真研究，为了改善系统的稳态性能，本文提出采用预估模糊复合控制器，在大偏差范围内采用模糊控制，小偏差范围内采用预估PID控制，并进行了磁悬浮转子起浮特性的仿真，仿真结果表明这种控制策略有利于使磁悬浮转子在大范围内稳定。
【图文】：

糊控制规则决定的模糊关系;3)输出信息关系的模糊判决，并完成由模糊量到精确量的转化。具有一几维模糊控制器的系统方框图如图3一1所示。R+e口也叫籍曰忿毖四誉乳耀少幽一四{I电‘，__，，_________‘________________，二拷纬断像图3一1模糊控制系统方框图其中，R为系统设定值(精确量);e，ee分别为系统误差与误差变化率(精确量):E，EC分别为反映系统误差和误差变化的语言变量的模糊集合(模糊量);u为模糊控制器输出的控制作用(精确量);y为系统输出(精确量)。石:用模糊控制的控制系统中，设计控制器通常要用如一下图5一2所示的设公1流不‘

3.2磁悬浮轴承的模糊控制系统3.2.1模糊控制器设计磁悬浮轴承的模糊控制系统如图3一3所示模模糊糊糊功毒毒毒转转控控制制制放大大大子子器器 器器器 器器 器图3一3磁悬浮轴承模糊控制系统原理图其中，，模糊控制器的结构如图5一1中虚线框内的结构所示。u为模糊控制器的输出，即加在功率放大器卜的电压，模糊控制器的作用是根据设定电压和实际电压的偏差调节功率放大器的输入电压，从而控制电磁铁线圈的电流大小来实现磁悬浮转子的稳定悬浮。主要设计步骤如下:
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH133.3

【参考文献】

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本文编号：2637213