磁悬浮轴承系统控制方法研究.pdf

第12期
机械设计与制造
2015年12月
Machinery Design & Manufacture
磁悬浮轴承系统控制方法研究
施佳余,吴国庆-2,茅靖峰,张旭东2
(1.南通大学,江苏南通226019;
2.江苏省风能应用技术工程中心,江苏南通226019)
摘要:随着现代先进制造业的发展,磁悬浮轴承作为一种新型支撑部件,受到了各行各业的广泛关注。而在整个磁
悬浮轴承系统中控制环节是关键,其性能的好坏主要取决于控制器的设计与控制算法的选取。首先对磁悬浮軸承作
了介绍,以控制方法为切入点,分別阐述了模糊PID控制、滑模变结构控制、鲁棒控制和最优控制的基本原理、应用
和局限性。通过分析研究表明这种控制策略能明显改善磁悬浮轴承的控制性能效果。最后对磁悬浮轴承控制作了
简单总结和展望。
关键词:磁悬浮轴承;控制系统;模糊冏D控制;滑模控制;鲁棒控制;最优控制
中图分类号:TH16文就标识码:A文章编号:1001-3997(2015)12-0265-04
Research of Magnetic Bearing System Control Metho
SHI Jia-yu WU Guo-qing", MAO Jing-feng, ZHANG Xu-dong
(1. Nantong University, Jiangsu Nantong 226019, China
2. Jiangsu Engineering Research Center for Wind Energy Application, Jiangsu Nantong 226019, China
Abstract: As a new type of supporting part, magnetic bearing has been paid extensive attention around the world with the
development of modern manufacturing industry. And the control link plays an important role in the whole bearing system
While the peme ofcom k m de es on he si of ler d ts o er a orithm It introduces the
magnetic bearing firs. Then it describes fuzzy PID control, sliding mode wariable structure control, robust control and optimal
control theory, applications and limitations of them Through analysis, it can conclude that these four control strategies can
improue the control performance of magnetic bearing. At Last, it makes a simple summary of the control methods in magnet
bearing, and then an outlook about it.
Key Words: Magnetic Bearing; Control System; Fuzzy PID Control; Sliding Mode Control; H Robust Control
Optimal Control
对于磁轴承这一个多输人、非线性、高耦合的复杂系统,采
磁悬浮轴承是利用电磁力实现非接触式支撑的一种新型轴用一般的线性控制理论不能很好地满足系统对稳定性和动态特
承。其转子在运行过程中不与任何机械结构接触,可以达到极性的要求。为解决这一问题,很多学者由简单的PID控制衍生出
高的转速;同时因为它的这种非接触特性,轴承内部很少会发生许多基于PID的控制策略,并取得了不错的效果。除此之外,也有
摩擦与磨损,无需润滑,使用寿命长,维护成本低:另外,相对于学者另辟径,提出了许多针对性不同,适用场合各异的新型控
传统机械轴承,磁轴承刚度阻尼可调,参数设定可操作性强。尽制方法。在国内外硏究现状的基础上,介绍了模糊PD控制、滑模
管电磁轴承有这些优点,但这些优势的实现则要建立在转子稳变结杓控制H,鲁棒拦制和最优控制的基本原理及适用场合,对
定悬浮的基础之上,运行过程中电磁力得不到有数控制,一切将其优缺点进行全面分析。
无从谈起。因此,电磁轴承系统的控制也就成为其研究中的关2磁轴承控制方法研究现状
键问题。
磁悬浮轴承系统的控制环节在整个系统运行中至关重要
来稿日期:2015-05-24
甚金项目:国家自然科学基金(61273151,61004053,60974049);江苏省自然科学基金(BK20141238)
作者简介:施佳余,(1990-),女,江苏海门入,硕士研究生,主要研究方向:磁悬浮控制技术
吴国庆,(1957-),男,江苏海安人,博士研究生,博士生导师,教授,主要研究方向:磁悬浮控制技术,风力发电技术