本文關(guān)鍵詞：基于飛輪儲能系統(tǒng)的超聲懸浮電機軸承徑向振動控制

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【摘要】：超聲懸浮軸承是當今電機學中研發(fā)的新型結(jié)構(gòu)的電機軸承系統(tǒng)，超聲懸浮軸承相比于傳統(tǒng)接觸式軸承具有運轉(zhuǎn)摩擦力小、轉(zhuǎn)速高、無需潤滑等特點，它的這些特點使得它在很多領(lǐng)域可以得到很好的應用。飛輪儲能系統(tǒng)的儲能量主要取決于電機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速越高儲能越大，所以把超聲懸浮軸承應用到飛輪儲能系統(tǒng)中可以更好的發(fā)揮超聲懸浮軸承高轉(zhuǎn)速的特點。 本文主要研究飛輪儲能系統(tǒng)中超聲懸浮軸承的徑向振動控制。首先，建立超聲懸浮軸承系統(tǒng)的數(shù)學模型，超聲懸浮軸承的結(jié)構(gòu)包括超聲壓電換能器、懸浮軸承以及檢測反饋裝置三部分。超聲懸浮軸承系統(tǒng)的模型建立中涉及到很多聲學和力學的運算和定理的推導，文中對整個系統(tǒng)做了適當?shù)暮喕幚砗皖惐忍幚�。其次，對超聲懸浮軸承的徑向振動控制方法做了深入研究，包括分數(shù)階PID控制方法的研究和模糊分數(shù)階PID控制方法的研究，在分數(shù)階PID控制方法的研究中，介紹了分數(shù)階PID控制方法的理論基礎(chǔ)分數(shù)階微積分，同時通過設(shè)計分數(shù)階PID控制器研究了分數(shù)階PID控制器的數(shù)字實現(xiàn)方法和參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響，，然后在Matlab中對分數(shù)階PID控制算法進行了仿真研究。模糊分數(shù)階PID控制算法是對分數(shù)階PID控制算法的進一步改進的控制算法，它把模糊控制的方法應用到分數(shù)階PID控制的參數(shù)整定中，在模糊分數(shù)階PID控制算法的研究中，主要是介紹了模糊控制的理論，同時把模糊控制算法應用到分數(shù)階PID中，把分數(shù)階控制器中的三個參數(shù)K_p，K_i，K_d進行模糊化處理，把模糊控制的方法應用到分數(shù)階PID控制算法中也就是實現(xiàn)分數(shù)階PID控制算法參數(shù)的模糊化對于實現(xiàn)控制參數(shù)的自整定是很好的方法。最后，結(jié)合分數(shù)階PID控制算法和模糊分數(shù)階PID控制算法，通過對兩種控制算法的仿真分析對比它們在超聲懸浮軸承系統(tǒng)徑向振動控制中的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：飛輪儲能系統(tǒng) 超聲懸浮軸承 PID控制器 分數(shù)階PID 模糊分數(shù)階PID
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP273;TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.2 超聲懸浮技術(shù)發(fā)展概況12-14
• 1.3 超聲懸浮軸承的應用前景14-15
• 1.4 論文內(nèi)容與章節(jié)安排15-17
• 第二章 超聲懸浮軸承數(shù)學模型建立17-25
• 2.1 超聲波壓電換能器17-18
• 2.2 懸臂梁壓電換能器的建模18-22
• 2.3 換能器對軸承的聲輻射力22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 分數(shù)階PI ~λ D~μ控制器設(shè)計25-45
• 3.1 分數(shù)階 PI ~λ D~μ控制器理論基礎(chǔ)25-28
• 3.1.1 分數(shù)階微積分理論25-26
• 3.1.2 分數(shù)階PI ~λ D~μ控制器結(jié)構(gòu)26-28
• 3.2 分數(shù)階 PI ~λ D~μ控制器的設(shè)計28-29
• 3.3 分數(shù)階 PI ~λ D~μ控制器的數(shù)字實現(xiàn)29-35
• 3.3.1 z 域數(shù)值法29-31
• 3.3.2 時域數(shù)值法31-32
• 3.3.3 控制器設(shè)計32-35
• 3.4 分數(shù)階 PI ~λ D~μ控制器參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響分析35-44
• 3.4.1 K_p對系統(tǒng)性能的影響36-38
• 3.4.2 K_i對系統(tǒng)性能的影響38-39
• 3.4.3 K-d對系統(tǒng)性能的影響39-41
• 3.4.4 階次參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響41-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 模糊分數(shù)階PI ~λ D~μ控制器設(shè)計45-59
• 4.1 模糊控制45-48
• 4.1.1 模糊控制的原理45-47
• 4.1.2 模糊控制器的結(jié)構(gòu)47-48
• 4.2 基于模糊控制理論的分數(shù)階 PI ~λ D~μ控制器設(shè)計48-57
• 4.2.1 系統(tǒng)參數(shù)模糊化設(shè)計49-54
• 4.2.2 模糊分數(shù)階 PI ~λ D~μ控制仿真54-57
• 4.3 本章小結(jié)57-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 全文總結(jié)59
• 5.2 研究展望59-61
• 參考文獻61-67
• 致謝67

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本文編號：707520