基于PXIe的磁悬浮飞轮数字控制平台设计

分析了磁悬浮飞轮的控制策略的基本需求,基于PXIe技术,构建了磁悬浮飞轮的监控平台。介绍了监控平台的软硬件组成,在此基础上分析飞轮转子的数控平台的搭建过程。设计了数据采集程序,验证了监控系统的实时性,对数字控制平台的功能进行了简单的介绍。     

磁悬浮球旋转控制系统

磁悬浮球是磁悬浮列车，磁悬浮轴承，磁悬浮飞轮储能系统，磁悬浮发射等一切磁悬浮研究的基础。同时也是闭环和非线性控制研究很好的平台。本文在分析磁悬浮球控制原理的基础上得出其悬浮、旋转数学模型，给出了使其悬浮、旋转的控制方案和仿真、实验结果。     

磁悬浮飞轮储能系统机电耦合非线性动力学研究

针对磁悬浮飞轮储能系统的"磁悬浮飞轮-发电机"机电耦合非线性动力学特性进行研究.通过推导磁悬浮飞轮储能系统在偏心条件下的动能、势能、发电机系统的磁场能以及系统的耗散函数,由Lagrange-Maxwell方程建立磁悬浮飞轮系统和两相四极永磁发电机系统的机电耦合动力学方程.采用数值法对0.6MW磁悬浮飞轮储能系统进行了仿真分析,研究结果表明,系统机电耦合非线性方程存在稳定的与转速同频的基频和三倍频周期运动解,且基频振动幅值比三倍频振动幅值大.对于稳定的磁悬浮储能飞轮机电耦合系统,飞轮转速增大,或磁轴承系统刚度减小或阻尼增大,或磁场能(电枢反应磁场能或永磁励磁磁场能)减小,可使系统的非线性振动幅值减小.而增大磁轴承系统的刚度,或减小磁轴承系统的阻尼,或增大系统的磁场能有可能破坏机电耦合系统的稳定性,使飞轮失稳.     

磁悬浮储能飞轮振动状态监测研究

针对磁悬浮储能飞轮系统的不平衡振动会影响转子稳定运转和系统正常工作的问题,对其扰动原因进行研究。通过建立含有转子不平衡量的广义干扰方程和磁悬浮飞轮动力学方程,对不平衡振动中的同频、倍频及模态分量进行理论分析。设计并实现了一套基于Lab VIEW-DAQ的磁悬浮飞轮振动状态监测系统,完成对储能飞轮振动信号的实时采集、处理和显示,实现了飞轮的振动状态监测,并对一台300 k W储能飞轮进行试验验证。针对储能飞轮工作的强电环境引起的信号噪声,对原始信号进行小波阈值消噪处理。对消噪后的振动信号进行频域分析,获取某一转速下飞轮的振动频谱图和不同转速下飞轮振动信号的三维瀑布图。试验结果表明,该飞轮振动频谱中存在稳定的飞轮旋转频率成分及其倍频分量。该系统操作简单,通用性强,具有一定的市场前景和应用价值。     

磁悬浮飞轮测试系统设计

介绍了磁悬浮飞轮的测试系统的硬件构成和软件实现.介绍了CPCI的工业控制计算机以及数据采集的硬件.介绍了系统的软件实现流程和LabVIEW实现RS422串口通信、A/D数据采集以及D/A数据输出等模块.此外,对系统的测试任务进行了简单的介绍.     

星载光电跟踪系统飞轮控制系统设计

提出了一种无刷直流电机控制普通飞轮代替高成本的磁悬浮飞轮的方案,并对其控制系统进行了详细的分析。最后对系统仿真证明,达到了预期的要求。     

超声电机驱动的锁紧装置锁效果的试验研究

为了评价超声电机驱动的磁悬浮飞轮锁紧装置的锁紧效果,对锁紧装置弹片开展了试验研究.将锁紧弹片简化为悬臂梁模型,通过测试其根部应力,计算出其端部的变形量大小,进而获得弹片沿径向对飞轮转子的锁紧力大小.试验表明:每个弹片沿飞轮径向产生17.06 N的锁紧力,在250 s内完成锁紧.对比超声电机驱动与电磁电机驱动的锁紧装置,锁紧力大小相似.试验证明:超声电机驱动的锁紧装置能代替电磁电机完成锁紧和解锁功能,为超声电机在磁悬浮飞轮系统中的进一步应用提供了可能.     

基于以太网的磁悬浮列车悬浮监控系统设计

本文主要研究了现代工业以太网的特点和优势,论述了VxWorks嵌入式系统的特点和强大的功能,实现了基于工业以太网的磁悬浮监控系统的设计及应用,介绍了磁悬浮监控系统的软硬件设计的基本流程,并且针对工业以太网的实时性缺陷做了改进．提高了磁悬浮监控系统的稳定性和实时性。     

磁悬浮系统的模糊控制器设计

以五自由度的磁悬浮平台为研究对象,介绍了其系统组成和工作原理,建立了磁悬浮平台的数学模型,该平台具有与五自由度磁悬浮轴承相似的工作原理。针对磁悬浮系统的开环不稳定和强烈非线性的特点,采用模糊控制方法实现了对磁悬浮系统的数字控制。利用Matlab模糊逻辑工具箱中的FIS(Fuzzy Inference System)编辑器,结合Simulink工具箱建立模糊控制系统的仿真模型,并对其进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制器具有一定的干扰抑制能力和鲁棒性。     

磁悬浮控制系统的建模与仿真研究

针对磁悬浮系统33-210的球体位置控制问题,建立了系统的数学模型,设计LQR状态控制器,同时介绍了磁悬浮系统的基本工作原理.从电磁学和力学的角度对系统进行分析.由于磁悬浮系统是个非线性、不稳定、复杂的控制对象,采用了平衡点线性化处理方法,得出系统的线性化模型.基于最优控制理论对系统进行分析,设计LQR状态控制器,得出系统参数的最优解,应用Madab6.5作为系统仿真的平台.通过对系统的阶跃扰动的分析,可知系统的相对稳定性得到了提高,缩短了变量的响应时间,达到较好的控制效果.