在主動(dòng)磁懸浮軸承系統(tǒng)中，由于轉(zhuǎn)子存在不平衡，會(huì)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速同頻的不平衡振動(dòng)。為了減小這些同頻振動(dòng)對(duì)主動(dòng)磁懸浮軸承系統(tǒng)的不利影響，本文進(jìn)行了慣性力最小和位移最小振動(dòng)補(bǔ)償研究。 針對(duì)慣性力最小振動(dòng)補(bǔ)償，主要是通過消除反饋位移信號(hào)中的同頻振動(dòng)來減弱主動(dòng)磁懸浮軸承系統(tǒng)的控制電流，控制電流的減小有利于降低磁懸浮軸承定子的電磁力以及對(duì)轉(zhuǎn)子的約束力，使轉(zhuǎn)子在離心力作用下盡可能地繞其慣性主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，最終達(dá)到減小轉(zhuǎn)子慣性力以及磁懸浮軸承電磁力的目的。本文先后采用了三種慣性力最小補(bǔ)償策略，首先，在標(biāo)準(zhǔn)LMS算法自適應(yīng)濾波的基礎(chǔ)上，提出了在固定頻率處的慣性力最小切換補(bǔ)償策略，即在主動(dòng)磁懸浮軸承原反饋控制系統(tǒng)中添加標(biāo)準(zhǔn)LMS算法作為濾波器，通過切換有效消除反饋位移信號(hào)中對(duì)應(yīng)某些固定轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的同頻振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子在300Hz和400Hz轉(zhuǎn)動(dòng)頻率處的慣性力最小切換補(bǔ)償，補(bǔ)償后的控制電流幅值相對(duì)于未加補(bǔ)償時(shí)分別衰減了大約90%和95%；然后，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)慣性力最小補(bǔ)償，即在轉(zhuǎn)動(dòng)頻率連續(xù)變化時(shí)實(shí)現(xiàn)慣性力最小補(bǔ)償，論文提出了一種變步長LMS算法，其核心是提供時(shí)變的前饋信號(hào)來補(bǔ)償位移反饋信號(hào)中的同頻振動(dòng)，與未加補(bǔ)償相比，補(bǔ)償后的控制電流幅值在轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為300Hz時(shí)衰減了97.4%，且轉(zhuǎn)動(dòng)頻率越高補(bǔ)償效果越明顯；考慮到前兩種補(bǔ)償策略對(duì)主動(dòng)磁懸浮軸承原控制系統(tǒng)存在干擾影響，論文又提出了一種將H∞算法和一種新的改進(jìn)變步長LMS算法相結(jié)合的慣性力最小實(shí)時(shí)前饋補(bǔ)償策略，提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率達(dá)到300Hz時(shí)，補(bǔ)償后的控制電流幅值同樣衰減了97.4%，且轉(zhuǎn)動(dòng)頻率越高補(bǔ)償效果越好。 針對(duì)位移最小振動(dòng)補(bǔ)償，考慮到轉(zhuǎn)子啟動(dòng)以及停車過程中不平衡振動(dòng)信號(hào)的周期是變化的，論文提出了一種基于自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制算法的位移最小前饋補(bǔ)償策略，該算法可以自適應(yīng)地提供所需的不平衡補(bǔ)償信號(hào)，以便減小由于算法學(xué)習(xí)周期不一致而對(duì)主動(dòng)磁懸浮軸承控制系統(tǒng)造成的干擾，研究結(jié)果表明所提補(bǔ)償策略實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在固定轉(zhuǎn)動(dòng)頻率處的位移最小補(bǔ)償，顯著減小了轉(zhuǎn)子徑向跳動(dòng)，補(bǔ)償后轉(zhuǎn)子徑向跳動(dòng)較未加補(bǔ)償時(shí)衰減了91.3%。 觀察到主動(dòng)磁懸浮軸承系統(tǒng)存在拍振現(xiàn)象，從理論上分析了主動(dòng)磁懸浮軸承系統(tǒng)參數(shù)與拍振的內(nèi)在關(guān)系，研究結(jié)果表明，通過改變主動(dòng)磁懸浮軸承系統(tǒng)廣義動(dòng)剛度能夠有效減弱拍振對(duì)控制系統(tǒng)的不利影響。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：TH133.3
【部分圖文】：

第一章 緒論1.1 主動(dòng)磁懸浮軸承概述與傳統(tǒng)的軸承相比，主動(dòng)磁懸浮軸承系統(tǒng)由于具有無機(jī)械接觸、無摩擦磨損、無需潤滑剛度和阻尼可調(diào)、可補(bǔ)償系統(tǒng)的不平衡振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用[1-3]。1.1.1 主動(dòng)磁懸浮軸承工作原理及主動(dòng)控制特點(diǎn)主動(dòng)磁懸浮軸承與磁懸浮列車原理基本相同，是一個(gè)比較復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，其主特征就是通過反饋控制系統(tǒng)使轉(zhuǎn)子在電磁力作用下穩(wěn)定懸浮于磁懸浮軸承的定子中心，并且證轉(zhuǎn)子與磁極無接觸。若要保證轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮，就必須限制其在空間五個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)，僅保留轉(zhuǎn)子繞軸向的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，圖 1.1 給出其工作原理。

效果是相反的，也就是說在主動(dòng)磁懸浮軸承系統(tǒng)中不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)慣性衡振動(dòng)補(bǔ)償控制策略外研究來看，針對(duì)慣性力最小補(bǔ)償或者位移最小補(bǔ)償，基本上是采用是在閉環(huán)控制回路中加入合適的濾波算法將不平衡信號(hào)自適應(yīng)地濾除外添加合適的前饋信號(hào)來補(bǔ)償不平衡力、控制電流或者位移。下面針闡述國內(nèi)外研究的控制策略。力最小補(bǔ)償控制策略最小補(bǔ)償是最早研究的，也是最容易實(shí)現(xiàn)的[3]。慣性力最小補(bǔ)償可認(rèn)因?yàn)槠渲饕康氖峭ㄟ^減小控制電流幅值來降低磁懸浮軸承對(duì)轉(zhuǎn)子的作用下盡量繞其慣性主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。慣性力最小補(bǔ)償又可分為閉環(huán)反饋和給出主動(dòng)磁懸浮軸承系統(tǒng)慣性力最小補(bǔ)償中的閉環(huán)反饋補(bǔ)償控制框圖

K[43]利用 LMS 算法實(shí)現(xiàn)了單自由度磁懸浮軸承的補(bǔ)償控制，另外，美國]、美國海軍學(xué)院 Wtkins J[45]等也利用 LMS 算法做了相應(yīng)的慣性力最小華大學(xué)張德魁[46]、南京航空航天大學(xué)王磊[29]等也做了 LMS 算法在磁懸中的應(yīng)用研究。開環(huán)前饋補(bǔ)償，圖 1.3 給出了對(duì)應(yīng)幾個(gè)位置的補(bǔ)償控制框圖。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 高輝;李懷良;翟長國;陳良亮;;電動(dòng)汽車磁懸浮飛輪電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2013年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 岳二團(tuán);永磁同步電機(jī)氣隙偏心故障分析及不平衡補(bǔ)償控制[D];浙江大學(xué);2013年

2 蔣飛;磁力軸承系統(tǒng)故障診斷研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2812233