磁悬浮轴承多模态模糊自适应控制技术研究

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1、武汉理工大学硕十学位论文摘要磁悬浮轴承是利用对转子的吸力作用实现对转子的无接触支承，以其无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑、高精度等优点引起世界各国科学界的特别关注。然而，磁悬浮轴承数学模型难以准确测定，负载总在变化，工作环境比较复杂，因此研究抗干扰能力强、对模型参数不敏感的控制算法十分关键。本文以磁悬浮轴承为主要研究对象，设计了系统的主要电磁参数，分析了系统的耦合，建立了系统控制对象的数学模型，并对系统控制算法进行了深入的研究，主要内容如下：介绍了磁悬浮轴承的结构组成，基于磁路法的基本思想、系统要求和相关经验，

2、计算出系统主要电磁参数，分析了功放的电流响应速度和偏置电流的影响，为实际的电磁参数设计和系统建模提供了理论指导。分析了磁悬浮轴承系统的传感器的耦合，研究了电气解耦方式并推导出转子的运动在力学上是近似没有耦合、各自独立、可以独立控制而不受影响，表明将五自由度磁悬浮轴承当作五个独立的单自由度来考虑是完全可行的，验证了磁悬浮轴承单自由度模型的合理性。’介绍了磁悬浮轴承系统的功能组成及其工作原理，分析了磁悬浮轴承承载力及其数学模型并在此基础上推导出磁悬浮轴承的数学模型，分析了功率放大器的数学模型并在此基础上推导出系统控制对

3、象的数学模型，为控制算法的设计和仿真提供理论依据。分析了状态反馈控制、PID控制、最优控制在磁悬浮轴承系统中的应用，提出了磁悬浮轴承多模念控制算法，将模糊自适应算法作为切换规则的上层控制算法，把专家控制、单神经元PID控制、状态反馈控制和保持控制引入到下层控制模态并自上而下分为四层，通过模糊自适应控制来切换下层控制模态。仿真结果表明，能取得较好的控制效果，可以实现快速、稳定、精确悬浮，是适应性很强的控制策略。关键词：磁悬浮轴承，电磁设计，状态反馈，多模态，模糊自适应武汉理工大学硕十学位论文ABSTRACTActiv

4、emagneticbearing(AMB)makerotorsuspendedbymagneticforceintherealizationofnon-contactsupport．Sincemagneticsuspendedbearingshavemanyadvantagesofnofriction，noabrasion，nolubricated，lastinglife，maintenance-freetothetraditionalbearings,theyareattractingmoreattentiong

5、radually．However,themathematicalmodelofmagneticsuspensionbearingisdifficultytobedeterminedaccurately，theloadisalwaysinthechangeandtheworkingconditionsisquitecomplex．Therefore，itisveryessentialtodoresearchonthecontrolalgorithmwhichhasstrongantijammingabilityand

6、isinsensitivetothemodelparameter．Inthispaper,magneticsuspendedbearingisresearchedandtheelectromagneticparameterisdesigned．Thecouplingofthesystemisanalyzedandthemathematicsmodehasbeenelected．Systemcontrolalgorithmisalsoresearcheddeeplyinthispaper．Themaincontent

7、softhispaperarefollows：．Thestructureandtherelationoffive-freedom—degreemagneticsuspendedbearingaredescribedindetail．Basedonthebasicideaofthemagneticcircuit，systemrequirementsandrelevantexperience，mainelectromagneticparametersofsystemiscalculated．Alsocurrentres

8、ponserateofpoweramplifierandtheimpactofbiascurrentareanalyzed．Itprovidestheoreticalguidancefortheactualelectromagneticparametersdesignandsystemmodeling．Couplingofmagneticbeatingsys