基于光铰链的主动磁轴承系统的建模与分析

发布时间：2020-10-15 09:17

　　 主动磁轴承由于无接触、无润滑、无磨损、无噪声、精度高、寿命长等优点越来越受到重视。本文提及的光铰链是一个大动作范围、高精度系统，其传动主轴的支承轴承对该系统的精度影响很大，因此，主轴支承轴承的合理选择对提高光铰链的精度至关重要，所选轴承既能使光铰链实现大角度范围的动作，又能使其具有相当高的精度。为此，本文就引入了主动磁轴承，主要进行了基于光铰链的主动磁轴承系统的建模与分析，这为主动磁轴承系统在光铰链系统中的应用研究奠定了理论基础。 本文首先建立了单自由度主动磁轴承系统和二单自由度主动磁轴承系统的数学模型；在此基础上，建立了单自由度主动磁轴承系统的PID控制模型，并分别进行了在基础脉冲干扰下和转子参数摄动下PID控制的阶跃响应仿真，以及在基础正弦干扰信号作用下的转子起浮仿真；此外，又进行了主动磁轴承的神经网络控制仿真，仿真结果表明：对于很复杂的非线性系统，神经网络控制优于传统的PID控制；最后，分析了在PID控制下，转子的位移误差对光铰链光束稳定性的影响，分析表明：主动磁轴承转子的位移误差对光铰链光束稳定性的影响极小，因此，主动磁轴承可保证光铰链系统具有相当高的精度。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TH133.3
【部分图文】：

图1.3X一Y轴型光铰链的三维造型X一Y轴型光铰链的x轴称为方位轴(az加uthxasi)，Y轴称为俯仰轴(Pithcxasi)，两轴都由音圈电机驱动。框架及反射镜片一起可绕X轴转动，同时反可绕Y轴转动并随X轴的转动而作牵连运动。工作光束的调整对准同时由和俯仰轴来进行，·通过安装在反射镜片后侧中心处的光源发出的光打到光装置PSD(PositionSensitiveDeteetor)上，PSD将光斑的位置以模拟信号式传递给控制电路，然后经过中央处理器的处理，对各个轴的驱动电机进行从而实现对工作光束的精确对准。其中PSD检测系统由发射光源、PSD传感号处理电路组成。光学铰链通过应用闭环控制系统从而使得反射镜片实时准光源的位置而变化，从而抑制由于外界的冲击或振动对光路传输的影响，动控制振动和隔离振动的目的和效果。目前，国内使用的光铰链系统均为小角度范围的，大角度范围、大尺寸链系统还没有。在国外，光铰链技术很发达，而且应用范围很广泛，可应光武器、空间光通信等场合。国外只对我国出售小角度范围的光铰链系统，、，，、

图5.n神经网络对象的结构图在对网络进行训练之前，应首先对建立的网络的各层神经元之间的连接权值和各神经元的阀值进行初始化，即赋予一定的初值。事实上，州哄JLAB软件在建立神经网络对象时己根据给定的输入数据样本集自动完成对权值和阀值的初始化。当然，用户如对M户丁LAB完成的初始化数据不满意，也可对初始化数据进行人工调整。本网络各权值和阀值的初始值为:w{‘，1}一【1400·07‘3}冬二登龟w{2，1}一【3.3726一12.707415.951714.8‘44rw{3，2}一【0·72218一4·60388.0188一9.8361。{1}一【一0·，5985〕。{2}一【一7.39941.26542.31340·74‘63了b{3}一l一2.0638」(5一1)然后，我们对网络进行训练，训练参数设置如图5.12所示。

基于光铰链的主动磁轴承系统的建模与仿真图5.12网络训练参数设置我们先采用一组样本进行训练，得到图5.13所示结果。图5.13网络训练误差变化曲线图5.13中黑色水平线代表网络训练的目标误差，蓝色曲线代表网络的准则函数值随训练进行的变化情况。由图5.13可以看出，当训练进行到第18步时，网络准则函数值为7.13139x10一“，小于训练设定的误差目标10一5，训练停止。
【参考文献】

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本文编号：2841988