主動磁懸浮轉(zhuǎn)子由于其非接觸特性相較于傳統(tǒng)機(jī)械軸承有著無摩擦無需潤滑的優(yōu)勢,具有非常好的應(yīng)用前景。然而當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)至激發(fā)出一階彎曲模態(tài)頻率的轉(zhuǎn)速時,其穩(wěn)定性會受到陀螺效應(yīng)的影響。為此提出了一種經(jīng)典的解耦控制理論——基于PID的交叉反饋控制,其中交叉反饋項的引入就是為了能夠抑制陀螺耦合效應(yīng),然而其并不能解決PID控制抗干擾性弱,受非線性磁場耦合影響大的問題。因此本文提出了一種新型的交叉反饋控制算法:基于特征模型的交叉反饋控制。將具有自適應(yīng)功能的特征模型算法與抑制陀螺耦合效應(yīng)的交叉反饋控制相結(jié)合。首先本文建立了傳感器、功率放大器以及單自由度的磁軸承—轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型,并通過五自由度受力分析建立起包含慣性質(zhì)量與陀螺耦合力矩的四自由度的狀態(tài)空間方程,并準(zhǔn)確求出了狀態(tài)空間方程的具體參數(shù)值。緊接著又介紹了特征模型辨識與全系數(shù)自適應(yīng)控制算法的原理及相關(guān)理論證明,說明了兩者的“載體”關(guān)系。為了說明基于特征模型的交叉反饋的可行性,將離散后PID控制量與特征模型控制量進(jìn)行對比分析,建立起了兩種控制算法的“橋梁”。然后將PID控制器替換為特征模型控制器,在轉(zhuǎn)子運(yùn)動微分方程中引入交叉反饋項后計算出交叉反饋系數(shù)的數(shù)...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
注釋表
縮略語
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 陀螺效應(yīng)抑制的主要控制算法研究現(xiàn)狀
    1.3 基于特征模型的交叉反饋控制綜述
    1.4 論文章節(jié)安排
第二章 主動磁懸浮轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與剛性模型
    2.1 主動磁懸浮軸承的工作原理介紹
    2.2 磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)簡介
        2.2.1 磁懸浮軸承的總體結(jié)構(gòu)
        2.2.2 轉(zhuǎn)子—電磁鐵結(jié)構(gòu)和實物圖
    2.3 磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 單自由度動力學(xué)模型
        2.3.2 五自由度磁軸承轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型和狀態(tài)方程
        2.3.3 轉(zhuǎn)子自由支撐的模態(tài)分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于特征模型的交叉反饋控制的可行性分析
    3.1 特征模型
        3.1.1 特征建模原理
    3.2 特征模型的獲取與應(yīng)用
        3.2.1 特征模型的獲取
        3.2.2 基于特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制
    3.3 基于特征模型的交叉反饋控制
        3.3.1 傳統(tǒng)的交叉反饋控制
        3.3.2 基于特征模型的交叉反饋控制
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于特征模型的交叉反饋控制的仿真與分析
    4.1 基于特征模型的交叉反饋控制仿真平臺的搭建
        4.1.1 單自由度特征模型控制系統(tǒng)的仿真平臺搭建
        4.1.2 基于特征模型的交叉反饋控制系統(tǒng)的仿真平臺搭建
    4.2 系統(tǒng)仿真性能的分析
        4.2.1 單自由度系統(tǒng)仿真性能分析
        4.2.2 基于特征模型的交叉反饋系統(tǒng)性能分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 基于特征模型的交叉反饋控制的磁懸浮系統(tǒng)實驗研究
    5.1 控制系統(tǒng)軟硬件實現(xiàn)
        5.1.1 基于特征模型的交叉反饋控制算法的硬件實現(xiàn)
        5.1.2 基于特征模型的交叉反饋控制算法的軟件實現(xiàn)
    5.2 實驗研究
        5.2.1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集
        5.2.2 轉(zhuǎn)子起浮實驗
        5.2.3 高速旋轉(zhuǎn)實驗
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表(錄用)論文情況



本文編號：3799203