針對(duì)磁懸浮控制力矩陀螺（MSCMG）動(dòng)框架效應(yīng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子懸浮精度和穩(wěn)定性降低的問題,提出一種角加速率自適應(yīng)前饋控制與自抗擾控制（ADRC）相結(jié)合的復(fù)合控制方法。建立了MSCMG轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型,分析了框架轉(zhuǎn)動(dòng)情況下的磁軸承擾動(dòng)力矩,設(shè)計(jì)了角加速率自適應(yīng)算法和線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器,并結(jié)合狀態(tài)反饋控制設(shè)計(jì)了復(fù)合控制器,同時(shí)對(duì)磁軸承控制系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提復(fù)合控制方法的有效性。利用研制的樣機(jī)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明:所提方法與傳統(tǒng)PID控制方法相比,磁懸浮轉(zhuǎn)子收斂后的位移峰峰值降低了39.6%,提高了磁懸浮系統(tǒng)的抗干擾能力。 

【文章來源】：北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,46(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

磁懸浮控制力矩陀螺示意圖

磁懸浮高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)坐標(biāo)圖

本文提出的復(fù)合控制策略,主要由ADRC控制器與自適應(yīng)前饋控制組成。角加速率自適應(yīng)前饋控制抵消動(dòng)框架效應(yīng),ADRC抑制電流剛度、位移剛度變化帶來的未知擾動(dòng),2種控制方法復(fù)合使用,達(dá)到提高磁軸承抗干擾能力的目的。復(fù)合控制方法原理如圖3所示,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)輸出的轉(zhuǎn)子位移信號(hào)y分別輸入到LMS和ESO當(dāng)中,角加速率自適應(yīng)前饋根據(jù)實(shí)時(shí)位移信號(hào)迭代計(jì)算出需要對(duì)動(dòng)框架擾動(dòng)的補(bǔ)償量,同時(shí)ADRC將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的輸入u和輸出y與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)積分串聯(lián)型相對(duì)比,計(jì)算得到的控制量。圖中:ωg為框架角速率信號(hào);u為誤差反饋控制量;ka為框架角加速度靈敏度;GTCL(z)為磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)傳遞函數(shù)的離散化模型,為框架擾動(dòng)環(huán)節(jié);z1為ESO輸出的對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)輸出量y的跟蹤量;z2為對(duì)y的跟蹤量z1的微分;z3為MSCMG系統(tǒng)內(nèi)擾動(dòng)擴(kuò)展的狀態(tài)量。功放將控制器和補(bǔ)償器生成的PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制電流,驅(qū)動(dòng)電磁鐵產(chǎn)生電磁力,使轉(zhuǎn)子懸浮在給定位置上。2.1 自抗擾控制

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3407017