基于变偏置电流方式的磁悬浮轴承-转子系统控制策略研究

摘要

本文采用不完全微分PID控制策略和鲁棒H控制策略，通过仿真分析和系统高速旋转试验，研究了变偏置电流和零偏置电流方式下，磁悬浮轴承转子系统的动态性能。
　　首先，采用不完全微分PID控制策略，通过系统起浮试验，获得了不同偏置电流下磁悬浮轴承控制参数的稳定区域；通过仿真分析和系统高速旋转试验，研究了不同转速阶段偏置电流和PID控制参数的变化对系统动态性能的影响。其次，采用H?控制策略，建立了系统五自由度数学模型，提出了根据转子在固有频率处的振幅选择加权函数的方法，在不同偏置电流和零偏置电流条件下，设计了基于混合灵敏度H?控制策略的数字控制器，并通过仿真分析和系统高速旋转试验进行验证。
　　研究结果表明：本文提出的针对磁悬浮轴承柔性转子系统的加权函数选择方法可行，采用变偏置电流控制能够保证系统的动态性能并能够有效降低磁悬浮轴承所需电流。另外，与 PID控制策略相比，采用H?控制策略能够使得系统具有更好的动态性能。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 磁悬浮轴承发展状况

1.2低损耗磁悬浮轴承技术研究现状

1.3 论文研究目的和内容

1.4 论文的主要内容安排

第二章 磁悬浮轴承转子系统及其数学模型

2.1 磁悬浮系统工作原理

2.2 磁悬浮系统的机械结构

2.3 磁悬浮系统的电控环节

2.4 磁悬浮系统转子的数学模型

2.5 磁悬浮系统中的不确定性

2.6 本章小结

第三章 变偏置电流PID控制策略研究

3.1 PID控制策略概述

3.2 PID参数整定

3.3 PID控制策略仿真分析

3.4 本章小结

第四章 变偏置电流H?控制策略研究

4.1 鲁棒控制理论概述

4.2 H?混合灵敏度控制理论

4.3 2.5A、1.25A和0A偏置电流的H?控制

4.4 H?控制策略的仿真分析

4.5 本章小结

第五章 变偏置电流控制系统的试验研究

5.1 试验系统介绍

5.2 变偏置电流PID控制策略的试验研究

5.3 变偏置电流H?控制测策略的试验研究

5.4 H?控制与PID控制性能比较

5.5 本章小结

第六章 总结与期望

6.1 本文的主要工作及结论

6.2 进一步期望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文