主动磁悬浮轴承数模混合式pid控制器研究_郑仲桥

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1、机械设计与制造第5期50MachineryDesign＆Manufacture2014年5月主动磁悬浮轴承数模混合式PID控制器研究1，231郑仲桥，谈浩楠，张建生（1.常州工学院电子信息与电气工程学院，江苏常州213002；2.上海大学机电工程与自动化学院，上海20007；3.南通大学电气工程学院，江苏南通226019）摘要：以主动磁悬浮轴承为研究对象，提出了一种数模混合式PID控制器的工作原理。针对数字控制器和模拟控制器在主动磁悬浮系统应用中的不足，基于TMS320F28335和数字电位器设计了一种主动磁悬浮轴承中的数模混合式P

2、ID控制器。控制器实现了PID参数的实时调整，使得磁悬浮系统能够最大程度的适应某些瞬态需求。经过实验验证，设计的数模混合式PID控制器能够满足主动磁悬浮轴承的要求，使系统的稳定性和鲁棒性得以增强。关键词：数模混合式；PID控制器；主动磁悬浮轴承；数字电位器；F28335中图分类号：TH16；TM57文献标识码：A文章编号：1001-3997（2014）05-0050-03ResearchonDigital-AnalogCombinedPIDControllerinActiveMagneticBearing1，231ZHENGZhon

3、g-qiao，TANHao-nan，ZHANGJian-sheng（1.SchoolofElectronicInformation&ElectricEngineering，ChangzhouInstituteofTechnology，JiangsuChangzhou213002，China；2.SchoolofMechatronicEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China；3.SchoolofElectricalEngineering，Nanto

4、ngUniversity，JiangsuNantong226019，China）Abstract：Takingactivemagneticbearingasresearchobject，workingprincipleofdigital-analogcombinedcontrollerisproposed.Fordisadvantagesofdigitalandanalogcontroller，akindofdigital-analogcombinedPIDcontrollerisdesignedusingactivemagneti

5、cbearingbasedonTMS32028335anddigitalpotentiometer.ThecontrollerrealizesadjustingPIDparametersinrealtimeandmakesmagneticlevitationsystemadaptsometransientrequirementstothegreatestextent.Bytheprovingofexperimentation，thePIDcontrollercanmeetthedemandofactivemagneticbearin

6、gandimprovetherobustnessandstabilityofthesystem.KeyWords：Digital-AnalogCombined；PIDController；ActiveMagneticBearing；DigitalPotentiometer；F283351引言2主动磁悬浮轴承系统的结构主动磁悬浮轴承（ActiveMagneticBearing）是通过可控的磁主动磁悬浮轴承系统主要由位移传感器、控制器、功率放大场力将转子悬浮于空间，使转子与定子之间没有机械接触的一种器和电磁铁、转子组成，其中转子是被控对

7、象，电磁铁是产生磁场新型高性能轴承，在高速数控机床、航空航天等领域有着广阔的力的执行元件。当转子的位置发生偏移时，位移传感器检测出转应用前景[1-2]。主动磁悬浮轴承根据转子的悬浮状态动态地调节磁子的位移，与参考位置比较得到的位移偏差信号进入控制器，控场力来保持转子稳定的悬浮，必须要有反馈控制系统来实现[3]，因制器通过运算得到相应的控制信号，然后由功率放大器将控制信此控制器是磁悬浮控制系统中最关键的环节之一。磁悬浮轴承控号转变为控制电流，控制电流在电磁铁中产生相应的电磁力，从制器按实现形式分模拟控制器和数字控制器[4]。模拟控制器

8、由OP而不断根据转子的位置变化调整电磁力，从而保证转子稳定的悬放大器电路组成，其优点是响应快、实现容易，缺点是参数需要人浮在平衡位置上。从控制过程可以看出，控制器在整个控制过程工来调整且调试比较困难、可靠性低、难以实现先进的控制算法；