【摘要】：隨著工業(yè)的不斷進步,傳統(tǒng)軸承越來越難以滿足高性能、低耗能的要求,這促使人們對新的替代軸承進行探索。主動磁懸浮軸承具有無機械損耗、無摩擦、無需潤滑、噪聲小、剛性阻尼可調控、理論轉速高等諸多優(yōu)點,逐漸成為了傳統(tǒng)軸承的理想替代品。但是,主動磁懸浮軸承系統(tǒng)是一個非線性強、耦合程度高的多輸入多輸出系統(tǒng),采用傳統(tǒng)的PID控制方法不能很好地滿足系統(tǒng)對穩(wěn)定性和動態(tài)特性的要求。因此,本文采用滑模變結構控制策略,對主動磁懸浮軸承的控制器進行了研究。主要工作如下:概述了主動磁懸浮軸承的發(fā)展狀況和應用前景;研究了主動磁懸浮軸承的基本結構以及工作原理;對單自由度主動磁懸浮軸承系統(tǒng)進行了研究,建立了其數(shù)學模型,并依據(jù)離散滑模變結構控制理論,構造了相應的控制器,運用MATLAB編寫程序,對離散滑模變結構控制器和傳統(tǒng)PID控制器的控制效果進行了仿真和比較。在單自由度磁軸承研究的基礎上,對五自由度主動磁懸浮軸承系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的研究,首先,分析了其運動方程,以此建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型;針對五自由度主動磁懸浮軸承系統(tǒng)的復雜性,對其進行了解耦研究,設計了一種基于多輸入多輸出積分滑模變結構控制的控制器,最后通過仿真驗證了所研究的控制策略相比于傳統(tǒng)PID控制方法具有更加良好的動態(tài)性能和魯棒性。
[Abstract]:With the development of industry, it is more and more difficult for traditional bearings to meet the requirements of high performance and low energy consumption. Active magnetic bearing (AMB) has many advantages such as no mechanical loss, no friction, no lubrication, low noise, adjustable rigid damping, high theoretical speed and so on. It has gradually become an ideal substitute for traditional bearings. However, the active magnetic bearing system is a multi-input and multi-output system with strong nonlinearity and high coupling. The traditional PID control method can not meet the requirements of the stability and dynamic characteristics of the system. Therefore, the sliding mode variable structure control strategy is used to study the controller of active magnetic bearing. The main work is as follows: the development and application prospect of active magnetic bearing are summarized, the basic structure and working principle of active magnetic suspension bearing are studied. The single-degree-of-freedom active magnetic bearing system is studied and its mathematical model is established. According to the discrete sliding mode variable structure control theory, the corresponding controller is constructed, and the program is written by MATLAB. The control effects of discrete sliding mode variable structure controller and traditional PID controller are simulated and compared. On the basis of the research of single degree of freedom magnetic bearing, the five degree of freedom active magnetic bearing system is systematically studied. Firstly, the equation of motion is analyzed and the mathematical model of the system is established. Aiming at the complexity of 5-DOF active magnetic bearing system, the decoupling study is carried out, and a controller based on multi-input and multi-output integral sliding mode variable structure control is designed. Finally, the simulation results show that the proposed control strategy has better dynamic performance and robustness than the traditional PID control method.
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH133.3

【參考文獻】

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1 施佳余;吳國慶;茅靖峰;張旭東;;磁懸浮軸承系統(tǒng)控制方法研究[J];機械設計與制造;2015年12期

2 鄭仲橋;談浩楠;張建生;;主動磁懸浮軸承數(shù)�；旌鲜絇ID控制器研究[J];機械設計與制造;2014年05期

3 孫興偉;劉萬濤;孫鳳;王可;;徑向磁懸浮軸承的功耗分析[J];機械工程與自動化;2012年04期

4 何曉鳳;鄔清海;;磁懸浮軸承磁路結構分析與數(shù)學模型建立方法[J];軸承;2011年12期

5 錢坤喜;許自豪;王顥;王芳群;;新型永磁懸浮軸承在透平機及心臟泵中的應用[J];江蘇大學學報(自然科學版);2011年06期

6 陸陳;花榕澤;趙言軍;潘禮正;仇國富;;軸向磁懸浮軸承控制系統(tǒng)的可靠性研究[J];石油工業(yè)技術監(jiān)督;2011年07期

7 任俊杰;劉彥呈;趙友濤;王川;;船用大功率永磁電機矢量控制方案的比較[J];電機與控制學報;2011年06期

8 彭文中;;差動電容式位移傳感器的仿真研究[J];傳感器世界;2011年05期

9 常肖;徐龍祥;董繼勇;;磁懸浮軸承數(shù)字功率放大器[J];機械工程學報;2010年20期

10 劉敏;孫長生;;電渦流式振動位移傳感器應用和運行分析[J];浙江電力;2009年02期

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3 鄒s，

本文編號：2365878