永磁偏置径向轴向磁轴承H控制系统的研究

摘要

由于磁轴承的转子和轴承之间没有机械接触,无须润滑,无油污染,使用寿命长,这些特点使它在高速旋转领域获得了广泛的应用.磁轴承发展的一个重要方向是集成化、小型化,具有径向、轴向悬浮功能的磁轴承尤其受到关注.可这类磁轴承控制系统的设计较为复杂,在设计中系统除了要考虑存在着参数不确定等内部因素外,而且还要考虑干扰变化等外在因素.因此,这类磁轴承的控制系统设计就成为鲁棒控制系统的设计.该文的研究是针对一种高效紧凑的新型永磁偏置径向轴向磁轴承展开的,阐述了这种磁轴承的工作原理,对其数学模型及结构设计进行了研究,然后提出了这种磁轴承的设计、校核方法.为了提高磁轴承控制系统的鲁棒性,该文应用H<,∞>控制方法来设计该类磁轴承的控制器,并通过与传统PID控制器进行了仿真实验比较,验证了H<,∞>控制方法具有较好的抗干扰能力和稳定的鲁棒性.此外,建立了该类磁轴承数字控制系统,并通过仿真验证了该数字控制系统的可靠性和稳定性.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1磁轴承的研究背景

1.2磁轴承技术的研究现状及研究意义

1.3本文的主要研究内容

第二章永磁偏置径向轴向磁轴承的基本工作原理及结构设计

2.1引言

2.2磁轴承的基本工作原理

2.2.1永磁偏置径向轴向磁轴承的基本结构和工作原理

2.3永磁偏置径向轴向磁轴承的等效磁路分析

2.4永磁偏置径向轴向磁轴承的结构参数设计

2.4.1基于 Matlab的磁轴承结构初步设计

2.4.2基于Ansys的磁轴承结构设计的校核、修改和完善

第三章永磁偏置径向轴向磁轴承的H∞控制系统设计

3.1引言

3.2H∞控制简述

3.2.1现代控制理论与鲁棒性概念

3.2.2H∞控制理论的提出

3.2.3H∞优化问题的频率域描述

3.2.4H∞优化问题的状态空间描述

3.3永磁偏置径向轴向磁轴承的H∞控制设计分析

3.3.1标准H∞控制问题

3.3.2永磁偏置径向轴向磁轴承的状态空间模型建立

3.4永磁偏置径向轴向磁轴承H∞控制系统的设计

3.4.1混合灵敏度H∞控制器设计分析

3.4.2混合灵敏度H∞控制器设计的加权阵选择

3.4.3混合灵敏度H∞控制器设计

3.5永磁偏置径向轴向磁轴承H∞控制系统仿真

第四章永磁偏置径向轴向磁轴承控制系统的数字化设计和仿真实验研究

4.1永磁偏置径向轴向磁轴承的实验平台介绍

4.2永磁偏置径向轴向磁轴承的数字控制系统组成

4.2.1数字控制系统的硬件系统

4.2.2数字控制系统的软件系统

4.3永磁偏置径向轴向磁轴承控制系统的仿真实验

第五章全文总结与展望

5.1本文完成的主要工作

5.2需作进一步研究的工作

攻读硕士期间所发表的论文

致谢

参考文献