磁轴承滑模控制研究综述北大核心

磁悬浮轴承是一个不稳定的强非线性系统,滑模控制方法适合于非线性强、参数不确定的磁轴承系统,对滑模控制在磁轴承中的研究进行综述。首先,对国内外的研究现状进行了阐述;然后,通过对滑模控制方法在磁轴承中的应用方式进行总结,研究表明,滑模控制主要用于提高鲁棒性,观测系统状态量,抑制转子不平衡振动和转子陀螺效应,而解决滑模控制的抖振问题是研究重点;最后,通过综合磁轴承控制和滑模控制的特点,推断出滑模控制的抖振、自适应能力、控制精度、高速控制以及多自由度的整体控制是今后研究的发展趋势。     

磁轴承变饱和柔性变结构控制

采用磁轴承取代传统机械轴承,可消除飞轮储能装置机械摩擦,提高转子临界转速.针对磁轴承控制系统响应快、运行稳定的要求,设计了一种变饱和柔性变结构控制器.根据磁轴承的基本结构与悬浮力模型,建立了系统的状态方程;通过有限元仿真,分析了磁轴承耦合性,确定了系统基本控制方案;将柔性变结构和变饱和项结合,当系统存在较大偏差时只通过线性控制器调节,在中等偏差时通过线性控制器和变饱和状态控制器一起调节,在小偏差时由线性控制器和变饱和状态控制器转变的线性控制器一起调节.仿真与实验结果表明,变饱和柔性变结构控制满足实时控制的要求,磁轴承控制系统具有较快的响应速度和较高的运行稳定性.     

三极磁轴承及其关键技术发展综述

三极磁轴承除了具有一般磁轴承的优点外,还具有体积小、功耗低、成本低等特点,因此在真空、超净、高速等场合具有广阔的应用前景。首先介绍了三极磁轴承的原理与结构;然后描述了国内外学者针对三极主动磁轴承和三极混合磁轴承展开的研究工作,并对三极磁轴承关键技术的研究现状进行归纳总结;最后根据三极磁轴承高速、高精、低成本的发展方向,分析了三极磁轴承研究的发展趋势。     

新型飞轮储能备用轴承磁力数值分析

针对因轴承摩擦导致的飞轮储能装置能量损耗问题,将原有的机械备用轴承用永磁轴承取代。分析1/2永磁环间隙的磁场能量和磁导,根据稀土永磁材料线性B-H曲线和磁通连续原理,推导出永磁备用轴承磁力数学模型。考虑实际飞轮装置转轴偏心问题,对数学模型进行了修正。经有限元验证,数学模型计算值和Ansoft试验值基本吻合,得到磁力与相关结构参量的关系:轴向磁化的永磁备用轴承径向磁力近似与永磁环的平均径向宽度成正比,与永磁环轴向长度成正比,随动静磁环径向间隙、径向偏心增大而减小。解决了磁力数值计算复杂的问题,使得永磁备用轴承设计和优化简便易行。     

基于混合终端滑模观测器的永磁同步电机位置和速度估计方法

传统滑模观测器受固有抖振特性影响,且有低通滤波器带来的反电动势观测幅值削弱和观测相位偏移,从而导致永磁同步电机(PMSM)控制精度降低。为解决该问题,提出了一种基于二阶混合终端滑模观测器的PMSM位置和速度估计方法。基于线性滑模与混合终端滑模的二阶滑模切换面,设计合理的滑模控制律,有效抑制传统滑模方法的固有抖振特性,并且能够避免使用低通滤波器所带来的反电动势观测幅值削弱和相位偏移问题,有效提高转子位置和转速的估计精度。在此基础上,进一步分析了该滑模观测器对于电机定子电阻和电感参数摄动的鲁棒性。试验结果证明了所提混合终端滑模观测器的有效性、实用性和优越性。