基于扩充临界比例系数法的电磁轴承数字PID控制器参数整定

通过对电磁轴承系统的原理介绍,建立了电磁轴承数字控制系统模型,同时介绍了电磁轴承数字PID控制系统,采用MATLAB系统的工具箱对电磁轴承的控制系统建立数字和模拟两种模型并进行仿真,得到仿真结果,依据仿真结果研究了数字PID控制器参数对电磁轴承控制系统的影响,应用基于系统临界震荡的闭环整定方法的扩充临界比例系数法对数字PID控制器参数进行整定,得出较理想的仿真结果,为今后电磁轴承数字控制系统的设计提供了一种简洁高效的方法。     

电磁轴承的数字控制系统设计

文章介绍了电磁轴承的基本组成及其工作原理,针对此设计了以TMS320F240为核心的数字控制系统,并提出了基于结构的Cascade控制算法,为非线性控制提供了设计基础.提出了以多文件工程结构的软件设计方法,提高了软件的可读性、可维护性和可扩展性;并对单自由度的电磁轴承进行实验,实现了稳定悬浮.     

基于ANSYS的电磁轴承特性分析系统

介绍基于ANSYS的电磁轴承磁悬浮力的分析系统 ,分析了磁性材料的非线性特性以及各种电磁轴承结构参数的影响 ,并举例对向心和推力电磁轴承特性的系统分解解与传统解析解进行了比较 ,结果表明 ,利用该分析系统可以方便地对电磁轴承进行优化设计     

数字控制的电磁轴承系统的研究

本文介绍了电磁轴承系统的数字控制器的组成及基本工作原理,建立了数字控制器的等效传递函数。对数控电磁轴承系统进行了起浮仿真及频域分析。在此基础上选取了控制器参数并进行了实验,实现了１６ｋｇ水平转子的稳定起浮和高速旋转,转速超过１２,０００ｒ／ｍｉｎ。     

电磁轴承μ鲁棒控制

为解决电磁轴承系统建模不确定性问题,建立径向电磁轴承的鲁棒控制模型.提出以结构奇异值作为优化指标的μ鲁棒控制器设计方法,通过引入虚拟不确定块将电磁轴承控制系统的鲁棒性能问题转化为广义系统的鲁棒稳定问题求解,兼顾系统的稳定鲁棒性和性能鲁棒性,减小设计的保守性.借助于Matlab仿真工具给出并比较电磁轴承控制系统不同情况下H∞控制和μ控制的仿真波形.研究结果表明:在允许摄动范围内基于μ综合的电磁轴承鲁棒控制对模型不确定性具有很好的动态特性、稳定鲁棒性和性能鲁棒性.     

基于虚拟技术的电磁轴控制系统设计

介绍了虚拟技术的特点，开发了基于虚拟技术的电磁轴承控制系统，研究了电磁轴承PID控制的3个控制参数，给出了PID控制参数的选择方法及其控制仿真结果，证实了该控制方法的有效性。     

基于DSP2812的磁悬浮轴承位移检测控制系统设计

针对磁悬浮轴承系统位移检测的特点,设计了一套以TMS320F2812 DSP为核心的磁悬浮轴承位移检测控制系统.详细介绍了电涡流位移传感器的工作原理,设计了磁悬浮轴承系统的数字控制器、位移信号调理电路等相关硬件电路,并对所设计的位移检测数字控制系统进行了软件实现,给出了主程序和中断子程序流程图,最后,对所设计的磁悬浮轴承位移检测数字控制系统进行了试验验证.     

电磁轴承数字控制系统设计及实现

电磁轴承系统的刚度、阻尼是可调的 ,所以 ,其动态性能与采用的控制器有关 ,有可能获得最优的控制策略。本文在原有模拟控制系统的基础上 ,采用 DSP技术 ,设计了一种新的数字控制系统 ,着重从控制器硬件、软件结构方面进行了讨论 ,并予以系统实施。采用工业控制专用的 DSP芯片、集成的 A/ D和数字 PWM控制输出接口 ,提高了数字控制器的速度和可靠性 ;控制器串口的设计使得其过程监控和状态分析更为方便 ;使用简单的数字 PID算法 ,实现了 8.5 kg转子的五自由度稳定起浮和旋转。这种数字控制系统可作为开发和实施实时控制策略、进行电磁轴承产品工程化的实用平台 ,也可以替代现有的模拟控制系统。     

基于相位偏移自适应LMS算法的电磁轴承柔性转子系统多频激励补偿控制

针对电磁轴承柔性转子系统在实际工作中受到多频激励的问题,提出了一种基于相位偏移自适应最小均方(Least mean square,LMS)算法的陷波滤波器,从而实现对多频激励的补偿控制.首先建立了电磁轴承柔性转子系统的动力学模型,给出了反馈补偿控制系统的闭环传递函数;然后推导了基于相位偏移自适应LMS算法的陷波器的脉冲传递函数,分析了相位偏移角对陷波器频率特性和闭环系统稳定性的影响,通过分析不同转速段控制系统的根轨迹,得到了全转速范围内使闭环控制系统保持稳定的相位偏移角;最后分别在不平衡激励和多频激励条件下对电磁轴承柔性转子系统振动控制性能进行了仿真分析,结果说明了所提出的基于相位偏移自适应LMS算法的陷波器能有效地抑制柔性转子的多频振动.     

基于LQR理论的电磁轴承控制系统鲁棒稳定性分析

线性最优控制理论中采用的数学模型与实际物理模型总存在一定的差异，据此设计的控制参数不一定能满足实际系统稳定性的需要。针对这一问题，提出了一种分析线性最优控制系统鲁棒稳定界限的方法，并将其应用在基于LQR理论的电磁轴承控制系统的鲁棒稳定性分析中。结果表明：电磁轴承控制系统对模型矩阵摄动的鲁棒性在参数α确定时仅与加权矩阵Q、R的相对大小有关；选择较小的参数α和相对于加权矩阵R较大的Q阵、传感器采取外侧安装方式有利于提高电磁轴承控制系统对模型矩阵摄动的鲁棒性。此结论为主动电磁轴承控制器的设计和结构的设计提供了一定的理论依据。     

径向磁悬浮轴承参数不确定控制的研究

研究了基于状态空间算法的径向磁悬浮轴承参数不确定H∞ 控制 ,将磁悬浮轴承的位移和速度变量直接反馈 ,设计了H∞ 状态反馈控制器 ,解决了轴向重载磁悬浮轴承系统中的关联不确定性问题。仿真结果表明 ,在所考虑的参数不确定范围内控制系统具有鲁棒稳定性。     

用于转子振动主动控制的数字式磁悬浮控制器的研究

交叉刚度是引起轴承－转子系统不稳定的主要因素之一［２］。以系统增稳为目的，本文提出了一种利用闭环磁悬浮振动控制器对转子施加主动交叉刚度力以削弱原系统交叉刚度，促使系统稳定的方法。笔者以ＩＮＴＥＬ８０９８十六位单片机为核心构成磁悬浮数字控制系统，软件设计以数字系统模拟化设计技术为前提，采用稳定性较好的双线性变换法实现复频域传递函数到离散域传递函数的转换。实验研究表明，该磁悬浮系统以非线性ＰＩＤ控制规律作为控制算法实现的磁悬浮轴承可使转子单端悬浮并具有较为良好的动态特性。     

电磁轴承-无轴承电机系统在转子主动控制的应用研究

主动磁轴承借助电磁力来控制转子的振动,无轴承电机在实现转矩控制的同时实现电机的悬浮控制。本文在对永磁偏置三自由度电磁轴承和两自由度无轴承电机的磁悬浮机理一般性描述的基础上,分析了其产生的悬浮控制力。并以转子电磁振动为研究对象,结合电磁轴承和无轴承电机的特点,提出利用一种新型的五自由度磁悬浮异步电机作为执行机构对转子电磁振动进行主动控制,实现了转子系统稳定工作。此系统可以有两方面的应用,既可以用做转子的支承,也可以用做转子振动主动控制的增稳。     

电磁轴承过临界转速的非线性极点配置

利用电磁轴承动特性可以主动调节的特点，提出了根据主轴转速进行变极点配置的控制方案，提高主轴工作频率处的动刚度，该算法简单，实现方便，可保证转子系统以较高的高度顺利通过临界转速。     

磁悬浮轴承控制系统的硬件设计

针对以数字信号处理器（DSP）为控制核心的五自由度磁悬浮轴承控制系统,采用了数字PID控制算法进行控制,给出了控制系统的硬件结构、相关硬件电路的具体分析及改进的过流保护电路。基于LabVIEW设计了轴心轨迹监控系统前面板,实现了对磁悬浮转子的实时控制及监控。实验结果表明,该磁悬浮轴承控制系统能够满足控制要求和实现对控制对象的实时监控。     

电磁轴承中PWM开关功率放大器的实现

在电磁轴承中为了提高功率放大器的效率,一般采用PWM开关功率放大器。功率放大器控制电磁轴承中电磁铁线圈的电流,以获得轴承悬浮所需要的吸力。因此,电磁线圈电流的控制精度和速度将直接影响电磁轴承的悬浮特性。功放设计中,以电流型PWM控制器UC3842为控制核心,产生控制模拟开关通断时间的PWM信号;采用新型的高侧电流传感器AD628检测电磁线圈中的电流,并进行放大作为反馈信号,所设计的PWM开关功放应用于磁悬浮轴承中,其控制精度和速度达到了磁轴承悬浮的应用要求。     

Stability of a full nonlinear electromagnetic suspension under decentralized control

Stability of the zero equilibrium state of a full electromagnetic suspension of a rotor under decentralized control of each bearing is proved. The obtained results may be used for selecting the structure of the system for control of electromagnetic bearings.