主動磁懸浮軸承穩(wěn)定性控制策略研究

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1、？－，堪？乃常ＪｈｗＡ＼ｌＴｎ＾＿ｇｉ、，論文題目：主動磁懸浮軸承穩(wěn)定性控制策略研究，機(jī)觀計及理論；學(xué)科專業(yè)－——漏研究方向；主動磯懸浮軸承論文作者；—；王建文副教授：指導(dǎo)教師—￣＾定稿日期２０１５年０４月２０日：Ｉ一；■＃學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華東理工大學(xué)可Ｗ將本學(xué)位論文的、全部或部分內(nèi)

2、容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可Ｗ采用影印縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。保密論文在解密后遵守此規(guī)定。論文涉密情況；曰＾保密□保密，保密期（）＿年＿＿月日至＿年＿月＿＿日＿＿學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)老師簽名：今私ｒ日期；如／／年少月放日日期：興／ｒ年／月＾日分類號：ＴＰ２７３密級；ＵＤＣ：華東理工大學(xué)學(xué)位論文主動磁懸浮軸承穩(wěn)定性控制策略研巧姚迪指導(dǎo)教師姓名：王建文副教授華東理工大學(xué)申請學(xué)位級別；碩±專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計及理論：２０１５論文定稿

3、日期；２０１５．０４．２０論文答辯日期．０５．２２學(xué)位授予單位：華東理工大學(xué)學(xué)位授予日期：答辯委員會主席：安埼教授評閱人：夏春明教授姜濤副教授作者聲明我邦重聲明：本人恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的結(jié)果。除文中明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，并對所寫內(nèi)容負(fù)責(zé)。論文作者簽名：ｄｌＬ＾／２０／／年戶月華東理工大學(xué)碩±學(xué)位論文第Ｉ頁主動磁懸浮軸承穩(wěn)

4、定性控制策略研究摘要主動電磁軸承Ａ一（ｃｔｉｖｅＭａｇｎｅｔｉｃＢｅａｒｉｎｇ，ＡＭ巧簡稱電磁軸承，是種轉(zhuǎn)子與定子間無任何機(jī)械接觸的理想軸承，通過可控電磁力使。電磁軸承無需使用捆滑油及密封裝置轉(zhuǎn)子始終懸浮在設(shè)定的平衡位置。相較于常規(guī)軸承，電磁軸承具有噪聲小、磨損量小、壽命長、真空環(huán)境正常使用及溫度適應(yīng)性強(qiáng)等特性。一然而，電磁軸承系統(tǒng)本質(zhì)上是類典型的非穩(wěn)定系統(tǒng)，其控制電流與轉(zhuǎn)子位移間呈非線性關(guān)系。這使得ＡＭＢ系統(tǒng)在未引入適當(dāng)閉環(huán)控制器時，轉(zhuǎn)子在外界干擾力作用下無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮，電磁軸承在實(shí)際

5、使用時會受到噪聲的干擾，這些噪聲會影響電；此外一，也會進(jìn)步增加系統(tǒng)的運(yùn)行噪聲磁軸承的實(shí)際控制精度；對于大多數(shù)的旋轉(zhuǎn)軸類零件而言，質(zhì)量不平衡帶來的影響難避免，而ＡＭＢ轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會導(dǎo)致軸承基座周期性振動，同時也會增大系統(tǒng)運(yùn)行噪聲。針對上述問題，本文Ｗ具有解賴作用的八磁極徑向電磁軸承作為研巧對象，基于ＡＭＢ離散模型設(shè)計了變論域模糊ＰＩＤ控制器，實(shí)現(xiàn)了ＡＭＢ系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。為了降低系一，統(tǒng)噪聲及轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡對電磁軸承工作性能的影響，進(jìn)步優(yōu)化了ＡＭＢ控制器設(shè)計了卡爾曼（Ｋａｌｍａｎ）濾波算法和最小均

6、值平方（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ，ＬＭＳ）濾波算法。仿真結(jié)，優(yōu)化后的ＡＭＢ控制器具有如下特點(diǎn)果表明：ＰＩＤＰ阻Ｐ瓜Ｕ相較于常規(guī)線性控制器，模糊控制器可在線調(diào)節(jié)控制參數(shù)，即比例７，，（巧、積分（）和微分（〇）實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的非線性控制。針對于工況復(fù)雜的工作環(huán)境如轉(zhuǎn)ＩＤ子受到交變載荷或偶發(fā)外部沖擊載荷作用時，模糊Ｐ控制器可根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前所處狀態(tài)實(shí)時調(diào)整Ｐ阻參數(shù)，使ＡＭＢ系統(tǒng)盡可能適應(yīng)復(fù)雜的工況；巧相較于常規(guī)模糊ＰＩＤ控制器，變論域模糊Ｐ瓜控制器具有更好的轉(zhuǎn)子位移辨識精度，，。當(dāng)轉(zhuǎn)子位移偏差較大時

7、變論域模糊控制器可通過適當(dāng)放大論域提升系統(tǒng)的響應(yīng)，論域?qū)⑾鄳?yīng)縮小，速度。反么，當(dāng)轉(zhuǎn)子位移偏差較小時，在不改變推理規(guī)則的情況下將間接提升控制器對微小位移偏差的辨識精度；巧在相對較短的時間內(nèi)，最小均值平方濾波算法可有效消除轉(zhuǎn)子信號中的周期性，遙免了軸承基座的周期性振動轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡信號。由于ＬＭＳ濾波算法的引入不會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此無需對原ＰＩＤ控制策略進(jìn)行調(diào)整，這使得控制器的使用更加便捷；４）卡爾曼濾波算法的引入，有效抑制了ＡＭＢ控制器的系統(tǒng)噪聲。仿真實(shí)驗(yàn)表明，Ｋａｌｍａｎ濾波算法可使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

8、誤差最大減少８５％左右。通過引入該濾波算法，系統(tǒng)無一Ｂ需使用高信噪比的位移傳感器，這從定程度上降低了ＡＭ系統(tǒng)的使用成本。ＰＩＤ關(guān)鍵詞：電磁軸承：；；模糊控制；卡爾曼濾波質(zhì)量不平衡第ｎ頁華東理工大學(xué)碩±學(xué)位論文Ｓｔｕｄｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｓｏｆｓｔａｂｉ