主动磁悬浮轴承稳定性控制策略研究

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1、？－，堪？乃常ＪｈｗＡ＼ｌＴｎ＾＿ｇｉ、，论文题目：主动磁悬浮轴承稳定性控制策略研究，机觀计及理论；学科专业－——漏研究方向；主动磯悬浮轴承论文作者；—；王建文副教授：指导教师—￣＾定稿日期２０１５年０４月２０日：Ｉ一；■＃学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华东理工大学可Ｗ将本学位论文的、全部或部分内

2、容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此规定。论文涉密情况；曰＾保密□保密，保密期（）＿年＿＿月日至＿年＿月＿＿日＿＿学位论文作者签名：指导老师签名：今私ｒ日期；如／／年少月放日日期：兴／ｒ年／月＾日分类号：ＴＰ２７３密级；ＵＤＣ：华东理工大学学位论文主动磁悬浮轴承稳定性控制策略研巧姚迪指导教师姓名：王建文副教授华东理工大学申请学位级别；硕±专业名称：机械设计及理论：２０１５论文定稿

3、日期；２０１５．０４．２０论文答辩日期．０５．２２学位授予单位：华东理工大学学位授予日期：答辩委员会主席：安埼教授评阅人：夏春明教授姜涛副教授作者声明我邦重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表或撰写过的内容。论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。论文作者签名：ｄｌＬ＾／２０／／年户月华东理工大学硕±学位论文第Ｉ页主动磁悬浮轴承稳

4、定性控制策略研究摘要主动电磁轴承Ａ一（ｃｔｉｖｅＭａｇｎｅｔｉｃＢｅａｒｉｎｇ，ＡＭ巧简称电磁轴承，是种转子与定子间无任何机械接触的理想轴承，通过可控电磁力使。电磁轴承无需使用捆滑油及密封装置转子始终悬浮在设定的平衡位置。相较于常规轴承，电磁轴承具有噪声小、磨损量小、寿命长、真空环境正常使用及温度适应性强等特性。一然而，电磁轴承系统本质上是类典型的非稳定系统，其控制电流与转子位移间呈非线性关系。这使得ＡＭＢ系统在未引入适当闭环控制器时，转子在外界干扰力作用下无法实现稳定悬浮，电磁轴承在实际

5、使用时会受到噪声的干扰，这些噪声会影响电；此外一，也会进步增加系统的运行噪声磁轴承的实际控制精度；对于大多数的旋转轴类零件而言，质量不平衡带来的影响难避免，而ＡＭＢ转子质量不平衡会导致轴承基座周期性振动，同时也会增大系统运行噪声。针对上述问题，本文Ｗ具有解賴作用的八磁极径向电磁轴承作为研巧对象，基于ＡＭＢ离散模型设计了变论域模糊ＰＩＤ控制器，实现了ＡＭＢ系统的稳定控制。为了降低系一，统噪声及转子质量不平衡对电磁轴承工作性能的影响，进步优化了ＡＭＢ控制器设计了卡尔曼（Ｋａｌｍａｎ）滤波算法和最小均

6、值平方（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ，ＬＭＳ）滤波算法。仿真结，优化后的ＡＭＢ控制器具有如下特点果表明：ＰＩＤＰ阻Ｐ瓜Ｕ相较于常规线性控制器，模糊控制器可在线调节控制参数，即比例７，，（巧、积分（）和微分（〇）实现了系统的非线性控制。针对于工况复杂的工作环境如转ＩＤ子受到交变载荷或偶发外部冲击载荷作用时，模糊Ｐ控制器可根据系统当前所处状态实时调整Ｐ阻参数，使ＡＭＢ系统尽可能适应复杂的工况；巧相较于常规模糊ＰＩＤ控制器，变论域模糊Ｐ瓜控制器具有更好的转子位移辨识精度，，。当转子位移偏差较大时

7、变论域模糊控制器可通过适当放大论域提升系统的响应，论域将相应缩小，速度。反么，当转子位移偏差较小时，在不改变推理规则的情况下将间接提升控制器对微小位移偏差的辨识精度；巧在相对较短的时间内，最小均值平方滤波算法可有效消除转子信号中的周期性，遥免了轴承基座的周期性振动转子质量不平衡信号。由于ＬＭＳ滤波算法的引入不会影响系统的稳定性，因此无需对原ＰＩＤ控制策略进行调整，这使得控制器的使用更加便捷；４）卡尔曼滤波算法的引入，有效抑制了ＡＭＢ控制器的系统噪声。仿真实验表明，Ｋａｌｍａｎ滤波算法可使系统的稳态

8、误差最大减少８５％左右。通过引入该滤波算法，系统无一Ｂ需使用高信噪比的位移传感器，这从定程度上降低了ＡＭ系统的使用成本。ＰＩＤ关键词：电磁轴承：；；模糊控制；卡尔曼滤波质量不平衡第ｎ页华东理工大学硕±学位论文Ｓｔｕｄｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｓｏｆｓｔａｂｉ