主动磁轴承的Matlab仿真研究

磁悬浮轴承是一种新颖的支撑部件，它是由转子、轴承及位置控制器构成的机电一体化系统．控制器参数的选取对于系统的性能有着重要的影响．理论分析与探讨了各参数对磁悬浮轴承性能的影响，并使用Matlab对一单自由度磁悬浮系统进行了仿真。     

磁悬浮轴承功率放大器的研究

主动磁悬浮轴承中的功率放大器可以看成是一个电流跟踪系统 ,其性能的好坏对磁悬浮轴承的性能有着重要影响。从线圈数学模型、功率电路拓扑结构、直流母线电压、电流控制器几个方面对功率放大器进行了讨论与分析 ,并对一单自由度磁悬浮实验系统的电流控制进行了仿真研究。     

V-Gap度量磁悬浮推力轴承系统H∞控制器设计

磁悬浮压缩机变叶尖间隙喘振控制策略的实现,需要推力轴承系统控制转子精确跟踪轴向位置以及应对轴向载荷多变的问题。为保证磁悬浮推力轴承系统鲁棒控制器能够满足一定的位置跟踪和抗干扰性能,对磁悬浮推力轴承系统建模,将V-Gap度量与广义稳定裕度评价结合设计H_∞控制器。介绍了V-Gap度量和广义稳定裕度,对推力轴承系统建模利用V-Gap度量定量分析系统参数不确定性对被控对象的影响程度;在混合灵敏度H_∞控制基础上,提出以广义稳定裕度为稳定性要求的控制器设计方法,并试验验证该方法合理性。研究结果表明:设计后控制器具有更好的鲁棒性及位置跟踪性能。     

磁悬浮轴承的变参数PID控制

提出了主动磁悬浮轴承的一种变参数PID控制方案,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。仿真结果表明,这种变参数PID控制器对磁悬浮轴承有比较好的控制效果。     

电磁轴承的H∞鲁棒-模糊控制器设计

电磁力非线性,转子的动态特性复杂性及模型参数不准确是电磁轴承控制器设计不可回避的问题.考虑了电磁轴承气隙、励磁电流、转速、温度对电磁力影响及转子动态性能复杂性和模型参数摄动,结合T-S模糊模型利于解决非线性特点及H∞鲁棒控制方法抑制扰动强鲁棒性特点,设计了H∞鲁棒-模糊电磁轴承控制器.实验表明:采用H∞鲁棒-模糊控制器,电磁轴承系统具有较好的动态性能和鲁棒性能,削弱了电磁力非线性、转子的动态特性及系统参数摄动对系统性能的影响.     

永磁偏置磁悬浮轴承功率放大器的设计与实现

针对永磁悬浮偏置混合式磁悬浮轴承所采用的功率放大器需要其输出电流能双向流动的问题,提出了一种功率放大器电路结构,其主电路仍采用普通桥式电路,但其控制信号是通过控制器输出的PWM信号和换向信号经逻辑变换而来的,从而可大大节省控制器资源,降低设备成本,且性能稳定,适用于混合磁悬浮轴承,同时还具有较好的通用性.     

主动磁力轴承非线性刚度研究

从非线性刚度定义出发推导刚度公式,分析了公式中控制器参数、位移变化速度对刚度的影响,结合一单自由度磁悬浮系统进行仿真.结果表明,采用非线性刚度选择控制器参数可以提高悬浮精度.     

主动磁悬浮轴承的Terminal滑模变结构控制

为了给主动磁悬浮轴承转子系统提供更稳定的控制,根据其动力学方程的强非线性,建立4输入4输出状态方程,并提出一种Terminal滑模变结构控制算法,从理论模型上分析了该算法的鲁棒性与收敛性,并利用Simulink进行仿真.由实验结果表明,与传统PID控制器的控制结果相比,所设计的4输入4输出磁悬浮轴承Terminal滑模变结构控制器可以在很短响应时间内有效地消除抖振现象,可达到良好的控制效果,且与传统滑模控制器相比,系统的初始状态已经在滑面上,消除了滑模控制的到达阶段,保证了系统的全局鲁棒性,对参数变化具有一定的抗干扰能力,状态跟踪误差也可以在有限时间内收敛到0.     

电磁轴承系统刚度与阻尼特性的研究

电磁轴承系统中控制器的参数影响着系统的刚度和阻尼的基本特征,轴承刚度和阻尼特性决定了轴承的基本性能.在Maxwell电磁力公式基础上,分析了控制参数与轴承刚度和阻尼的的关系,得到了刚度、阻尼与控制参数之间的线性与非线线性关系解析解,并推导了在PID控制器作用下,电磁轴承系统的线性刚度.     

电磁轴承控制系统参数与刚度,阻尼的关系

针对轴承－转子－控制器组成的主动型电磁轴承系统，分析了其控制系统的稳定性，提出了具有实际意义的三种刚度及阻尼定义。计算机辅助分析提供了分析电磁轴承系统动态性能及复刚度的理论依据。所得结果均和一个五自由度控制磁悬浮轴承系统的实验结果相一致。