磁悬浮轴承系统的模糊滑模变结构控制研究.pdf

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1、第28卷第4期计算机仿真2011年4月文章编号：1006—9348(20l1)04—0185—04磁悬浮轴承系统的模糊滑模变结构控制研究秦红玲1’2，李志雄2，袁松3(1．三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室，湖北宜昌443002；2．武汉理工大学町靠性研究所．湖北武汉430063；3．中国葛洲坝集团机械船舶有限公司，湖北宜昌443007)摘要：研究主动磁悬浮轴承转子位置高性能控制问题。针对丰动磁悬浮轴承因受模埠!摄动与外界干扰等呈现出的复杂非线性导致传统滑模控制抖振严重的问题，为提高系统转子位置控制精度以及鲁棒性，提出用模糊滑

2、模变结构控制来提高磁悬浮轴承系统控制精度与鲁棒性。算法采用等效滑模控制器来准确跟踪磁悬浮轴承转子位置，用模糊控制改善与消除滑模抖振问题。通过对单自由度主动磁悬浮轴承的建模进行仿真测试，结果表明，所设计的模糊滑模控制器能够在外界干扰下有效提高控制系统精度。精确跟踪轴承转子位置，并且控制性能比传统滑模控制好，具有实际应用价值。关键词：磁悬浮轴承；模糊控制；滑模变结构控制‘中围分类号：THl33文献标识码：BApplicationResearchofFuzzySlidingModelControlforActiveMagneticBearing

3、s，QINHong—linl”，LIZhi—xion92，YUANSon93(1．HubeiKeytaberateryofHydroelectricMachineryDesign&Maintenance，ChinaThreeGorgesUniversity，YichangHubei443002，China；2．SchoolofEnergyandPowerEngineering，WuhanUniversityofTechnology，WuhanHubei430063，China；3．GezhoubaGroupMachinery＆ShipCo

4、．，删．ofChina，YiehangHubei443007，China)ABSTRACT：Afrayslidingmodelcontrolstrategyisproposedtosolvethebuffetingproblemofthetraditionalslid-ingmodeltoimpmvethecontrolaccuracyandrobustnessandgetsatisfiedperformanceintheactivemagneticsuspen—sionbearingsystem．First，theequivalents

5、lidingmodelcontrollerWasadoptedtotrackthereferenceoftherotorposi—tioninthemagneticsuspensionbeating；thenthefuzzycontrolmethodW88combinedwiththeslidingmodelcontroltoeliminatethebuffetingproblem．Thesimulationsofthesinglefreedomactivemagneticbearingwereimplementedinthiswork．

6、Thesimulationresultsdemonstratethattheproposedcontrolleriseffectivefortheactivemagneticbearingandhencehasapplicationimportance．KEYWORDS：Magneticsuspensionbearing；Fuzzycontrol；Slidingmodelcontroll引言主动磁悬浮轴承(activemagneticbearing，AMB)具有无磨损、寿命长、无润滑油污染等一系列优点，因而已被运用于数百种不同的旋转或往复

7、式运动机械上¨‘3J。由于磁悬浮轴承控制器性能的好坏直接决定了磁悬浮能否实现，所以高性能控制器的设计成为磁悬浮轴承研究的热点。目前，PID控制器被广泛的应用于磁悬浮轴承实际控制当中，包括磁悬收稿日期：2010—02一∞修回日期：2010一04—20浮轴承单自由度或多自由度的控制。但是由于主动磁悬浮轴承是一个典型的强烈非线性系统，很难建立它的精确数学模型，所以PID控制器在工程实际控制中往往难以得到较好的动态性能HJ。针对这个问题，最近几年许多新的控制算法，如二次型最优控制曙]、模糊控制№】、遗传算法"】、滑模变结构控制¨1、H。控制聆1等

8、方法被不断应用到磁悬浮轴承系统中。其中，滑模变结构控制由此具有强抗干扰能力，特别适合非线性系统的状态辨识与控制，从而得到广泛的研究。然而，滑模变结构控制存在滑模抖振这个固有缺点po，随着系统非