【摘要】： 磁懸浮軸承是一種新穎的支承部件，它是由轉(zhuǎn)子、軸承及位置控制器構(gòu)成的機(jī)電一體化系統(tǒng)。它以無機(jī)械接觸、無磨損和無需潤滑等傳統(tǒng)軸承所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)而倍受矚目。磁懸浮軸承必須在控制系統(tǒng)的協(xié)助下才能正常工作，且控制器性能的好壞直接影響到磁懸浮軸承的動態(tài)性能和轉(zhuǎn)子的控制精度。 本文在分析單自由度磁懸浮軸承的基礎(chǔ)上，建立了磁懸浮軸承的簡化數(shù)學(xué)模型，導(dǎo)出了控制系統(tǒng)模型。在分析PID控制器參數(shù)對控制系統(tǒng)性能影響的基礎(chǔ)上，提出了采用預(yù)估模糊復(fù)合控制器對磁懸浮軸承進(jìn)行控制，給出了控制器參數(shù)的整定原則。在MATLAB的SIMULINK環(huán)境下構(gòu)建控制系統(tǒng)模型，用S-function編寫變參數(shù)PID控制器的參數(shù)變化規(guī)則模塊和磁懸浮軸承的非線性模型，并進(jìn)行了動態(tài)仿真。 根據(jù)磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)模型，對磁懸浮軸承的數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計，論述了磁懸浮軸承控制系統(tǒng)中各個組成部分在系統(tǒng)中的作用，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分析比較了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 磁懸浮軸承的控制器設(shè)計通常是在平衡點(diǎn)附近進(jìn)行線性化，按照線性理論設(shè)計線性控制器。但是由于磁懸浮軸承有本質(zhì)上的非線性以及傳感器、放大器和AD轉(zhuǎn)換所帶來的綜合延遲，而傳統(tǒng)PID控制器通常不能有效克服被控對象模型參數(shù)的大范圍變化、非線性因素以及延遲環(huán)節(jié)的影響。本文首先設(shè)計了基本模糊控制器，并用MATLAB進(jìn)行了仿真研究，為了改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，本文提出采用預(yù)估模糊復(fù)合控制器，在大偏差范圍內(nèi)采用模糊控制，小偏差范圍內(nèi)采用預(yù)估PID控制，并進(jìn)行了磁懸浮轉(zhuǎn)子起浮特性的仿真，仿真結(jié)果表明這種控制策略有利于使磁懸浮轉(zhuǎn)子在大范圍內(nèi)穩(wěn)定。
【圖文】：

糊控制規(guī)則決定的模糊關(guān)系;3)輸出信息關(guān)系的模糊判決，并完成由模糊量到精確量的轉(zhuǎn)化。具有一幾維模糊控制器的系統(tǒng)方框圖如圖3一1所示。R+e口也叫籍曰忿毖四譽(yù)乳耀少幽一四{I電‘，__，，_________‘________________，二拷緯斷像圖3一1模糊控制系統(tǒng)方框圖其中，R為系統(tǒng)設(shè)定值(精確量);e，ee分別為系統(tǒng)誤差與誤差變化率(精確量):E，EC分別為反映系統(tǒng)誤差和誤差變化的語言變量的模糊集合(模糊量);u為模糊控制器輸出的控制作用(精確量);y為系統(tǒng)輸出(精確量)。石:用模糊控制的控制系統(tǒng)中，設(shè)計控制器通常要用如一下圖5一2所示的設(shè)公1流不‘

3.2磁懸浮軸承的模糊控制系統(tǒng)3.2.1模糊控制器設(shè)計磁懸浮軸承的模糊控制系統(tǒng)如圖3一3所示模模糊糊糊功毒毒毒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)控控制制制放大大大子子器器 器器器 器器 器圖3一3磁懸浮軸承模糊控制系統(tǒng)原理圖其中，，模糊控制器的結(jié)構(gòu)如圖5一1中虛線框內(nèi)的結(jié)構(gòu)所示。u為模糊控制器的輸出，即加在功率放大器卜的電壓，模糊控制器的作用是根據(jù)設(shè)定電壓和實(shí)際電壓的偏差調(diào)節(jié)功率放大器的輸入電壓，從而控制電磁鐵線圈的電流大小來實(shí)現(xiàn)磁懸浮轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。主要設(shè)計步驟如下:
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH133.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2637213