基于神经网络理论的主动磁悬浮轴承的控制研究

发布时间：2020-05-05 19:27

【摘要】： 本论文是将神经网络控制理论应用于主动磁悬浮轴承系统中。在分析主动磁悬浮轴承的工作原理和结构组成的基础之上,建立主动磁悬浮轴承单自由度的数学模型。 在深入分析了神经网络的工作原理以及学习算法,本文将神经网络的自学习能力应用到主动磁悬浮轴承系统中普遍使用的PID控制器。设计了两种神经网络PID控制器:一种是基于单神经元的PID控制器,通过神经元网络权值学习,在线调整PID控制器比例、积分、微分系数;另一种是基于BP神经网络的PID控制器,利用神经网络所具有的非线性逼近能力,通过对系统性能指标的学习来实现具有最佳参数组合的PID控制器。通过系统仿真试验,从理论上验证了两种神经网络PID控制器具有良好的信号跟踪及干扰抑制性能。本论文编写结合PID的神经元控制C程序,并将其应用到基于PC机实时控制系统的磁悬浮轴承中,实现了转子在空间五个自由度上的稳定的静态悬浮和在悬浮状态下的动态激振试验,并且控制精度在静态悬浮时10μm以内。实验结果表明,本文设计的神经元控制器取得较好的稳定性和动态响应控制效果。
【图文】：

扰力；I0为偏置电流，xi 为控制电流。单自由度磁悬浮轴承系统的基本原理是当转子偏离参考位置（电磁力与重力平衡时转子所处位置）时，，通过位移传感器检测转子的偏差信号，并将该信号送入控制器，控制器根据一定的控制策略产生控制信号，通过功率放大器产生相应的控制电流xi ，一个电磁铁以偏置电流 I0与控制电流xi 之和激磁；而另一个则利用两者之差激磁。因而，在转子上产生与位置偏离方向相反的电磁力作用，使转子克服外扰力回到参考位置。磁悬浮轴承系统的转子通常有六个自由度，其中的五个自由度即沿着 X、Y轴的平动和转动以及沿 Z 轴的方向平动是由电磁力控制的。磁悬浮轴承的转子需要稳定悬浮需要在五个自由度上施加控制力，即两个径向磁悬浮轴承和一个轴向磁悬浮轴承。磁悬浮轴承再加上其控制系统就构成一个完整的磁悬浮轴承系统。2.2 主动磁悬浮轴承的结构介绍

在转轴的两端处各有一个保护轴承。其作用是在磁悬浮，保护轴承不与转轴接触，当突然断电或磁悬浮轴承系统失临时支承高速旋转转轴的作用，防止转轴与电机定子及磁悬而损坏整个磁悬浮轴承系统；当磁悬浮轴承不工作时，转轴，因此保护轴承与转轴之间的气隙应小于磁悬浮轴承与转轴两个保护轴承还起到轴向定位的作用。图 2.3 为本文研究的试验台实物照片图。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH133.3;TP183

【引证文献】

相关硕士学位论文 前3条

1 花榕泽;轴向磁悬浮轴承位移检测与控制系统研究[D];南京理工大学;2012年

2 李中秋;磁力轴承的智能控制研究[D];武汉理工大学;2012年

3 肖鹏飞;传感器冗余的磁悬浮轴承转子系统研究[D];南京航空航天大学;2012年

本文编号：2650640