轉(zhuǎn)子質(zhì)量變化的磁軸承懸浮控制及信號(hào)處理問題研究.pdf

1、磁軸承(Magnetic Bearing)是一種新型高性能軸承，它通過磁力將轉(zhuǎn)子懸浮起來，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子與轉(zhuǎn)子之間無接觸、無摩擦，相對(duì)于傳統(tǒng)的軸承而言，具有無需潤(rùn)滑、無損耗、維護(hù)成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。由于消除了摩擦，磁軸承的旋轉(zhuǎn)速度會(huì)得到很大的提高，其應(yīng)用場(chǎng)合也更加廣泛。
　　穩(wěn)定懸浮是磁軸承成功運(yùn)行的關(guān)鍵，控制算法的優(yōu)劣直接決定了磁軸承的懸浮性能，本文以單自由度徑向磁軸承為對(duì)象，對(duì)其懸浮控制算法進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　

2、　研究PID控制方法。以單自由度徑向磁軸承為對(duì)象，建立了其簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，通過泰勒展開的方法，將模型在平衡點(diǎn)附近線性化，推導(dǎo)和分析了線性化模型的開環(huán)傳遞函數(shù)。設(shè)計(jì)了 PID控制算法，并采用極點(diǎn)配置的方法計(jì)算了控制參數(shù)，給出了仿真結(jié)果；討論了磁軸承負(fù)載變化引起的懸浮質(zhì)量變化對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)的影響，并通過仿真說明了變質(zhì)量對(duì)PID控制的影響。
　　研究自校正控制方法。磁軸承系統(tǒng)本質(zhì)上具有很強(qiáng)的非線性特性，而泰勒展開線性化方法只能在平衡點(diǎn)附近

3、保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)的性能會(huì)變差甚至不穩(wěn)定。且磁軸承工作時(shí)轉(zhuǎn)子質(zhì)量是變化的，此時(shí)常規(guī) PID控制無法使系統(tǒng)保持良好性能。針對(duì)這一問題，文章采用了精確線性化方法來彌補(bǔ)泰勒展開的不足；在精確線性化的基礎(chǔ)上，針對(duì)懸浮質(zhì)量變化，設(shè)計(jì)了自校正控制方法，確保了負(fù)載變化時(shí)系統(tǒng)仍保持良好性能。
　　研究懸浮間隙微分算法。設(shè)計(jì)高效的微分算法，對(duì)提高系統(tǒng)性能具有重要意義。文章根據(jù)間隙與噪聲的頻率特性，分析了微分算法應(yīng)滿足的基本性能指