本文的主要工作是將魯棒H∞控制理論應(yīng)用到主動磁懸浮軸承實驗平臺中。首先對系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析,包括轉(zhuǎn)子動力學(xué)、傳感器、功率放大器和控制器結(jié)構(gòu)分析,建立了五自由度磁懸浮軸承-轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型,并將其進(jìn)行了強(qiáng)制解耦,得到了分散控制需要的數(shù)學(xué)模型�？紤]到磁懸浮軸承系統(tǒng)中的參數(shù)不確定性,本文采用參數(shù)不確定H∞控制理論,利用結(jié)構(gòu)化設(shè)計和分散控制策略,通過求解2-Riccati方程,設(shè)計了單自由度上的H∞控制器,并采用仿真實驗,探討了該控制器對參數(shù)攝動的抑制性能。針對磁懸浮軸承-轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中存在的未建模動態(tài)等不確定性,本文采用H∞混合靈敏度法設(shè)計了分散H∞控制器,設(shè)計過程中,提出了加權(quán)函數(shù)與控制器之間的部分內(nèi)在聯(lián)系。針對徑向和軸向的H∞控制器,本文在Matlab/Simulink環(huán)境中還分別進(jìn)行了磁懸浮軸承系統(tǒng)的仿真實驗,從理論上驗證了所求H∞控制器良好的信號跟蹤和干擾抑制性能。最后,通過對H∞控制器進(jìn)行雙線性變換,本文編寫了C語言H∞控制程序,并將其應(yīng)用到基于PC機(jī)實時控制系統(tǒng)的磁懸浮軸承實驗平臺中,在DOS操作系統(tǒng)下,實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子在空間五個自由度上的穩(wěn)定的靜態(tài)懸浮和在懸浮狀態(tài)下的30000轉(zhuǎn)/分鐘... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁懸浮軸承-轉(zhuǎn)子機(jī)械結(jié)構(gòu)簡圖

軸向自由度： KAVaz=0.5/(2.18則，五自由度的磁懸浮軸承系統(tǒng)的功率放大器的數(shù)學(xué)模型為：(,,,,)aararararazG =diagKKKKK(2.192.2.4 控制電路引入的增益本文采用的控制系統(tǒng)的硬件部分引入了一些電壓轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，由于這些環(huán)節(jié)也是在控制器之外，從控制理論應(yīng)用的角度來講，應(yīng)當(dāng)將這些環(huán)節(jié)考慮到系統(tǒng)模型當(dāng)中，具體分析如下：由于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集是通過 DSP 芯片 TMSLF2407A 來實現(xiàn)的，其 AD 通道的輸入電壓值為 0V 到 3.3V，該芯片需要采集傳感器的輸出電壓值，所以要將傳感器的輸出，即 0V 到 5V 的電壓范圍轉(zhuǎn)換為 0V 到 3.3V，如圖 2.5 所示；而控制器的輸出經(jīng) DAC7625 芯片改造為模擬量，其范圍是 0V 到 2.5V，為了配合功率放大器的輸入接口電路，需要將其轉(zhuǎn)化為-5V 到 5V，如圖 2.6 所示。這些轉(zhuǎn)換電路都引入了增益環(huán)節(jié) Kad和 Kda，如下圖 2.7 所示：

圖 2.6 DA 輸出到功放輸入的電壓轉(zhuǎn)換電路圖 2.7 控制器系統(tǒng)引入的增益環(huán)節(jié)示意圖其中： =2/3adK ， =4daK (2.2由自動控制原理，并考慮到 5 路控制器系統(tǒng)，引入的增益的傳遞函數(shù)為：(,,,,)haddaaddaaddaaddaaddaG =diagK KK KK KK KK K(2.2adKdaK控制律K控 制 器 系 統(tǒng)傳感器 功放

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]H_∞控制理論在磁懸浮軸承系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 張金淼.南京航空航天大學(xué) 2005
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本文編號：2925810