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基于H_∞理论的轴向磁悬浮轴承控制器 被引量:1
1
作者 顾光旭 陆玉军 邓智泉 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2002年第12期51-54,共4页
由于采用传统的比例积分微分PID(ProportionIntegrationDifferential)控制难以保证其优良的稳定性和抗扰能力,采用了基于H∞控制系统的混合灵敏度的优化设计思想,在对轴向磁轴承H∞控制进行分析的基础上将H∞控制应用于磁轴承的控制器... 由于采用传统的比例积分微分PID(ProportionIntegrationDifferential)控制难以保证其优良的稳定性和抗扰能力,采用了基于H∞控制系统的混合灵敏度的优化设计思想,在对轴向磁轴承H∞控制进行分析的基础上将H∞控制应用于磁轴承的控制器设计中。借助于Matlab的线性矩阵不等式LMI(LinearMatrixInequation)工具箱进行仿真,给出了H∞控制和PID控制的仿真波形。采用实时离散化处理的方法,通过编写控制程序在计算机控制系统中执行设计的控制器,实现了磁轴承的H∞控制。给出了H∞控制磁轴承在无外扰力和2kg外扰力情况下转子起浮实验波形,同时给出了轴向磁轴承在平衡位置受2kg突加扰动时PID控制和H∞控制的实验波形。仿真和实验表明:基于H∞理论的控制比传统的PID控制具有更好的稳定性、较强的鲁棒性和抑制扰动的能力。 展开更多
关键词 H∞理论 轴向磁悬浮轴承控制器 轴承 鲁棒性 仿真
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磁悬浮电动机轴向定位磁悬浮轴承数字控制器 被引量:2
2
作者 朱秋 陆玉军 +1 位作者 邓智泉 王德明 《微电机》 2002年第4期20-23,共4页
介绍了磁悬浮电动机轴向定位磁悬浮轴承工作原理和控制系统的构成。通过对磁轴承系统分析和仿真 ,得出采用带微分限制环节和积分分离的 PID控制器能使磁轴承系统稳定悬浮 ,并且具有良好的动静态特性。基于ADMC331DSP开发套件 ,采用脉宽... 介绍了磁悬浮电动机轴向定位磁悬浮轴承工作原理和控制系统的构成。通过对磁轴承系统分析和仿真 ,得出采用带微分限制环节和积分分离的 PID控制器能使磁轴承系统稳定悬浮 ,并且具有良好的动静态特性。基于ADMC331DSP开发套件 ,采用脉宽调制 (PWM)同步脉冲信号 (PWMSYNC)中断工作方式 ,设计数字控制器主程序和中断服务子程序。实验结果表明 ,采用 ADMC331DSP编程方便和直观 ,运算精度高 ,控制器参数调整方便 ,易于试验各种控制策略。研究成果对研制磁悬浮电动机轴向定位磁轴承 。 展开更多
关键词 磁悬浮电动机 轴向定位 磁悬浮轴承 数字控制器 控制系统 硬件 软件
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基于改进型双模分数阶重复控制器的高速磁悬浮电机谐波电流抑制 被引量:3
3
作者 王献章 徐向波 +3 位作者 陈劭 李俊峰 李博伦 王麒臻 《电机与控制应用》 2024年第5期81-89,共9页
主动磁悬浮轴承系统的转子不平衡和传感器跳动会使系统产生谐波电流,从而导致谐波振动。重复控制器能同时抑制同频和倍频谐波,但传统重复控制器必须确保控制系统的采样频率与实际转频之比为整数,极大地限制了其适用性。为解决此问题,设... 主动磁悬浮轴承系统的转子不平衡和传感器跳动会使系统产生谐波电流,从而导致谐波振动。重复控制器能同时抑制同频和倍频谐波,但传统重复控制器必须确保控制系统的采样频率与实际转频之比为整数,极大地限制了其适用性。为解决此问题,设计了一种改进型双模分数阶重复控制器。采用拉格朗日插值法将分数阶变为整数,解决了重复控制的非整数延迟问题;通过双支路独立地消除奇偶次谐波,第1次、2次、3次、4次和5次谐波分别降低了87.9%、61.3%、86.9%、36.9%和85.3%。仿真和试验结果验证了改进型重复控制器对谐波电流抑制的精确性和有效性。 展开更多
关键词 主动磁悬浮轴承系统 传感器跳动 奇偶次谐波 重复控制器 谐波电流抑制
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磁悬浮轴承数字控制器故障诊断与处理 被引量:7
4
作者 纪历 徐龙祥 唐文斌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期289-295,共7页
对磁悬浮轴承数字控制器的可靠性进行了研究,根据磁悬浮轴承数字控制器的特点与结构,将其分为DSP芯片以及信号输入通道、信号输出通道三个部分,分析了每个部分可能发生的故障类型,针对不同的故障类型研究了相应的故障诊断与处理方法,并... 对磁悬浮轴承数字控制器的可靠性进行了研究,根据磁悬浮轴承数字控制器的特点与结构,将其分为DSP芯片以及信号输入通道、信号输出通道三个部分,分析了每个部分可能发生的故障类型,针对不同的故障类型研究了相应的故障诊断与处理方法,并以美国TI公司的浮点DSP芯片TMS320VC33为核心研制了高可靠磁悬浮轴承数字控制器。应用该数字控制器在五自由度磁悬浮轴承系统上进行了可靠性验证试验,试验中,当转子处于30 000r/min的高转速下手动复位DSP芯片以模拟其发生故障,控制器能够在100μs内判断出故障并切换到备用DSP芯片,在整个故障处理过程中磁悬浮轴承系统保持稳定。同样,在转子处于30 000r/min的高转速下任意切断单个或多个信号传输通道,控制器能在20μs内判断出故障通道并切换到备用通道,且整个切换过程对转子状态没有任何影响。 展开更多
关键词 磁悬浮轴承 数字控制器 容错技术 DSP
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基于DSP的混合磁悬浮轴承数字控制器的设计与实现 被引量:6
5
作者 徐龙祥 朱熀秋 +1 位作者 曾学明 刘正埙 《数据采集与处理》 EI CSCD 2000年第2期213-216,共4页
研究了混合磁悬浮轴承系统 (HMB)的工作原理及其控制器 ,讨论了以定点数字信号处理器TMS32 0 C2 5为核心的数字控制硬件系统的构成以及 A/D,D/A等外围电路的设计。控制方法采用抗积分饱和与微分突变的 PID控制规律 ,并用汇编语言编制了... 研究了混合磁悬浮轴承系统 (HMB)的工作原理及其控制器 ,讨论了以定点数字信号处理器TMS32 0 C2 5为核心的数字控制硬件系统的构成以及 A/D,D/A等外围电路的设计。控制方法采用抗积分饱和与微分突变的 PID控制规律 ,并用汇编语言编制了相应的数控软件。和传统的磁悬浮轴承相比 ,这种轴承可以显著减小控制系统的功耗和体积 ,在航空领域具有广阔的应用前景。用自主研制的数字控制软件和硬件系统实现了对混合磁悬浮轴承的控制。实验表明 ,以 TMS32 0 C2 5为核心的数字控制硬件系统不仅能够满足高速磁悬浮轴承控制器的要求 ,而且易于实现各种先进的控制策略。 展开更多
关键词 混合磁悬浮轴承 数字控制器 数字信号处理器 DSP
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径向四自由度主动磁悬浮轴承控制器研究与探讨 被引量:8
6
作者 朱熀秋 徐龙祥 《应用科学学报》 CAS CSCD 2002年第1期55-60,共6页
在建立径向四自由度磁轴承系统状态方程基础上 ,介绍了用最优控制理论中线性二次型方法设计磁轴承集中和分布参数控制器步骤 ,并用 MATL AB语言进行了仿真比较 ,得出磁轴承在性能方面的退化是微乎其微的 .文中简述了基于数字信号处理器 ... 在建立径向四自由度磁轴承系统状态方程基础上 ,介绍了用最优控制理论中线性二次型方法设计磁轴承集中和分布参数控制器步骤 ,并用 MATL AB语言进行了仿真比较 ,得出磁轴承在性能方面的退化是微乎其微的 .文中简述了基于数字信号处理器 (DSP)的数字控制器硬件和软件结构、参数调试方法和实验结果 .实验表明 :用线性二次型方法设计的分散控制器 ,磁轴承转子运行在 0~ 6 0 0 0 0 r/ min范围 ,转子振动峰峰值在 2 0 μm左右 ,满足主动磁轴承性能的要求 . 展开更多
关键词 径向四自由度 磁悬浮轴承 控制器 状态方程 最优控制理论
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磁悬浮轴承数字集成控制器的研究 被引量:3
7
作者 赵静 谢振宇 +1 位作者 杨红进 王晓 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第13期1820-1826,共7页
研制了以数字信号处理器(TMS320F28335DSP)为核心的磁悬浮轴承数字集成控制器,取代了一般的位置控制器和部分功率放大器环节,编制了相应的控制算法,采用试验方法研究了该数字集成控制器的静态和动态性能。将该数字集成控制器应用于五自... 研制了以数字信号处理器(TMS320F28335DSP)为核心的磁悬浮轴承数字集成控制器,取代了一般的位置控制器和部分功率放大器环节,编制了相应的控制算法,采用试验方法研究了该数字集成控制器的静态和动态性能。将该数字集成控制器应用于五自由度磁悬浮轴承柔性转子系统,实现了转子的静态稳定悬浮和高速旋转。研究结果表明,采用数字集成化的设计方法,能够优化磁悬浮轴承的电控系统,且具有成本低、程序的可移植性强、可靠性高、体积小等优点。 展开更多
关键词 磁悬浮轴承 数字信号处理器 集成控制 控制器 功率放大器
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新型双控制器方案的磁悬浮止推轴承控制系统 被引量:2
8
作者 杨国福 杜英杰 +2 位作者 梁震戈 郭立炜 王巧玲 《河北科技大学学报》 CAS 2002年第2期75-78,共4页
介绍了磁悬浮止推轴承的实验系统 ,该系统经过位置传感器检测其信号 ,当位置变化时 ,系统可以通过调节电磁力的大小 ,实现闭环控制。利用线性控制原理对其系统建立了数学模型。新型双控制方案采用两个控制器 :一个是跟随控制器 ;一个是... 介绍了磁悬浮止推轴承的实验系统 ,该系统经过位置传感器检测其信号 ,当位置变化时 ,系统可以通过调节电磁力的大小 ,实现闭环控制。利用线性控制原理对其系统建立了数学模型。新型双控制方案采用两个控制器 :一个是跟随控制器 ;一个是抗干扰控制器。系统的跟随性能可以单独由跟随器调节 ;系统的抗干扰性能可以单独由抗干扰控制器调节。采用新型双控制方案与 I- PD控制分别对其系统进行了仿真 ,并对其仿真结果进行了比较。对新型双控制方案的控制参数进行了整定。最后 ,给出了仿真结果及结论。 展开更多
关键词 轴承控制系统 磁悬浮止推轴承 控制器方案 I-PD控制 系统仿真 参数整定
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仿人智能控制在磁悬浮轴承轴向控制系统中的应用 被引量:4
9
作者 全书海 彭春山 《华中师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期46-50,共5页
针对磁悬浮轴承控制系统非线性、时变、强耦合的复杂特性,提出了仿人智能控制算法,并成功应用在磁悬浮轴承轴向控制系统中.实验结果表明:仿人智能控制在动态和稳态控制效果以及抗扰能力上,均比普通线性PID控制具有很明显的优点.
关键词 轴向控制系统 磁悬浮轴承 仿人智能控制 抗扰能力 控制模式 控制原理
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主动磁悬浮轴承数模混合式PID控制器研究 被引量:3
10
作者 郑仲桥 谈浩楠 张建生 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第5期50-52,55,共4页
以主动磁悬浮轴承为研究对象,提出了一种数模混合式PID控制器的工作原理。针对数字控制器和模拟控制器在主动磁悬浮系统应用中的不足,基于TMS320F28335和数字电位器设计了一种主动磁悬浮轴承中的数模混合式PID控制器。控制器实现了PID... 以主动磁悬浮轴承为研究对象,提出了一种数模混合式PID控制器的工作原理。针对数字控制器和模拟控制器在主动磁悬浮系统应用中的不足,基于TMS320F28335和数字电位器设计了一种主动磁悬浮轴承中的数模混合式PID控制器。控制器实现了PID参数的实时调整,使得磁悬浮系统能够最大程度的适应某些瞬态需求。经过实验验证,设计的数模混合式PID控制器能够满足主动磁悬浮轴承的要求,使系统的稳定性和鲁棒性得以增强。 展开更多
关键词 数模混合式 PID控制器 主动磁悬浮轴承 数字电位器 F28335
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锥形滚柱式混合磁悬浮轴承次优H_∞鲁棒控制器的研究 被引量:3
11
作者 戈素贞 曹蒙生 《机电工程》 CAS 2003年第1期42-44,共3页
介绍了一种新型结构的磁悬浮轴承———锥形滚柱式混合磁悬浮轴承的控制系统和控制原理 ;并对系统建立状态空间数学模型 ;通过H∞ 次优鲁棒控制理论 ,利用MATLAB提供的鲁棒控制工具 ,设计出系统在H∞ 范数边界γ内二次稳定的鲁棒H∞ 次... 介绍了一种新型结构的磁悬浮轴承———锥形滚柱式混合磁悬浮轴承的控制系统和控制原理 ;并对系统建立状态空间数学模型 ;通过H∞ 次优鲁棒控制理论 ,利用MATLAB提供的鲁棒控制工具 ,设计出系统在H∞ 范数边界γ内二次稳定的鲁棒H∞ 次优状态反馈控制器 ;并采用具有强大快速的运算处理能力和精练指令集的DSP(TMS32 0F2 4 0 ) 展开更多
关键词 锥形滚柱式混合磁悬浮轴承 次优H∞鲁棒控制器 滚柱轴承 数学模型 数字信号处理 鲁棒性
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基于模糊自整定PID控制的磁悬浮轴承控制器 被引量:2
12
作者 姚河清 冯骏 《河海大学常州分校学报》 2004年第1期46-49,共4页
将模糊控制与PID控制相结合,研制了以AT89C55为核心的磁悬浮轴承控制器,并用C51编制了相应的数控软件.通过实验证明系统具有良好的控制效果.
关键词 模糊自整定PID控制 磁悬浮 轴承控制器 PWM 斩波器
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基于STM32的磁悬浮轴承数字控制器设计 被引量:7
13
作者 毕家钦 孙冬梅 《电子器件》 CAS 北大核心 2021年第5期1053-1059,共7页
针对传统磁悬浮轴承转子系统开环不稳定、非线性和强耦合等特性,需要对电磁力施加主动控制才能使转子稳定悬浮的缺陷,本文设计了一种基于STM32的磁悬浮轴承数字控制器方案。该控制器以ARM STM32F407ZGT6微处理器为核心,设计了电源转换... 针对传统磁悬浮轴承转子系统开环不稳定、非线性和强耦合等特性,需要对电磁力施加主动控制才能使转子稳定悬浮的缺陷,本文设计了一种基于STM32的磁悬浮轴承数字控制器方案。该控制器以ARM STM32F407ZGT6微处理器为核心,设计了电源转换、电涡流位移传感器、功率放大器控制、实时时钟以及声光报警等硬件电路;同时编写了基于国产嵌入式实时操作系统RT-Thread的多线程软件框架,实现了数据采集、PID算法等功能。实验结果表明,该数字控制器下的磁悬浮轴承转子系统可以在200 ms内达到稳定悬浮状态,运行可靠、实时性好、速度快、抗干扰能力强。 展开更多
关键词 磁悬浮轴承 STM32 数字控制器 RT-THREAD PID控制
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基于DSP2812的磁悬浮轴承控制器设计 被引量:3
14
作者 夏辉 全书海 《低压电器》 北大核心 2006年第7期23-26,共4页
采用多模态的控制方法对以DSP2812为核心的磁悬浮轴承控制器控制硬件的构成以及外围电路进行了设计,并用C语言编制了相应的控制软件。通过仿真,验证了该系统具有良好的控制效果。
关键词 磁悬浮轴承 数字信号处理器 控制器 多模态
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主动磁悬浮轴承集中控制器的研究 被引量:1
15
作者 叶建民 《湖南农机》 2006年第z1期16-18,21,共4页
将传统PID理论和LQR理论相结合,提出了一种易于工程实现的交叉PID集中控制器,解决了磁悬浮轴承系统中集中控制器普遍存在的设计复杂、实时计算量大、过度依赖精确的数学模型等缺陷。针对实验室的磁悬浮轴承试验平台,采用Matlab仿真软件... 将传统PID理论和LQR理论相结合,提出了一种易于工程实现的交叉PID集中控制器,解决了磁悬浮轴承系统中集中控制器普遍存在的设计复杂、实时计算量大、过度依赖精确的数学模型等缺陷。针对实验室的磁悬浮轴承试验平台,采用Matlab仿真软件进行了交叉PID集中控制系统的仿真研究。仿真结果表明,交叉PID集中控制器具有较好的控制性能,可以实现电磁轴承转子的稳定悬浮。 展开更多
关键词 主动磁悬浮轴承 LQR 交叉PID 集中控制器
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轴向磁悬浮轴承控制系统的可靠性研究
16
作者 陆陈 花榕泽 +2 位作者 赵言军 潘礼正 仇国富 《石油工业技术监督》 2011年第7期13-15,共3页
研究了轴向磁悬浮轴承系统的控制问题。基于控制可靠和低成本的考虑,系统采用了差动式电容传感器检测轴位移,用基于脉宽调制的PID控制策略控制磁力线圈的工作。实验表明,该控制系统能实现快速、准确、稳定及可靠控制,保证轴向磁悬浮轴... 研究了轴向磁悬浮轴承系统的控制问题。基于控制可靠和低成本的考虑,系统采用了差动式电容传感器检测轴位移,用基于脉宽调制的PID控制策略控制磁力线圈的工作。实验表明,该控制系统能实现快速、准确、稳定及可靠控制,保证轴向磁悬浮轴承的正常工作。 展开更多
关键词 轴向磁悬浮轴承 电容传感器 脉宽调制 PID控制
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基于DSP和CPLD的主动磁悬浮轴承数字控制器
17
作者 薛晓艳 谷志锋 +1 位作者 刘文胜 李杰 《电气开关》 2007年第5期27-29,共3页
设计了一种新型的基于DSP和CPLD的主动磁轴承控制器,它以DSP为主处理器,把所有控制电路、PWM信号等在CPLD中实现。同时,控制器软件采用改进型的PID控制算法,以提高系统控制精度和动态性能。实验结果表明,该控制器实现了磁悬浮轴承控制... 设计了一种新型的基于DSP和CPLD的主动磁轴承控制器,它以DSP为主处理器,把所有控制电路、PWM信号等在CPLD中实现。同时,控制器软件采用改进型的PID控制算法,以提高系统控制精度和动态性能。实验结果表明,该控制器实现了磁悬浮轴承控制系统的高速率实时控制,增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力,取得了良好的效果。 展开更多
关键词 数字信号处理 可编程逻辑器件 磁悬浮轴承 数字控制器
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锥形电磁铁磁悬浮轴承控制系统的建模及其H_∞鲁棒控制器的研究(续)
18
作者 梁贺志 黄德中 《水利电力机械》 CAS 2004年第1期34-35,共2页
介绍一种锥形电磁铁磁悬浮轴承控制系统的结构和控制原理 ;并对锥形电磁铁磁悬浮轴承控制系统进行建模 ;通过频域整定H∞ 鲁棒控制原理 ,设计系统控制器的数学模型 ;通过H∞ 次优鲁棒控制理论 ,利用MATLAB提供的鲁棒控制工具 ,设计出系... 介绍一种锥形电磁铁磁悬浮轴承控制系统的结构和控制原理 ;并对锥形电磁铁磁悬浮轴承控制系统进行建模 ;通过频域整定H∞ 鲁棒控制原理 ,设计系统控制器的数学模型 ;通过H∞ 次优鲁棒控制理论 ,利用MATLAB提供的鲁棒控制工具 ,设计出系统在H∞ 范数边界γ内二次稳定的鲁棒H∞ 次优状态反馈控制器 ;H∞ 鲁棒控制的优点是 :①不用选择加权函数 ,使设计简单 ;②H∞ 展开更多
关键词 锥形电磁铁 磁悬浮轴承 控制系统 H∞鲁棒控制器 数学模型
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基于磁通量计算的混合型轴向–径向磁悬浮轴承参数设计 被引量:10
19
作者 梅磊 邓智泉 +2 位作者 赵旭升 王晓刚 王晓琳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第24期115-121,共7页
混合型轴向–径向磁悬浮轴承集轴向磁悬浮轴承与径向磁悬浮轴承于一体,应用于磁悬浮系统可降低系统功耗,减小体积与重量,但其结构及内部磁场分布复杂,参数设计的难度较大。该文提出一种基于磁通量计算的参数设计方法,计算出要达到设计... 混合型轴向–径向磁悬浮轴承集轴向磁悬浮轴承与径向磁悬浮轴承于一体,应用于磁悬浮系统可降低系统功耗,减小体积与重量,但其结构及内部磁场分布复杂,参数设计的难度较大。该文提出一种基于磁通量计算的参数设计方法,计算出要达到设计承载力所需的偏置磁场与控制磁场的磁通量,建立起软磁材料内部磁场磁通密度与软磁材料结构参数之间的函数关系,从而计算出软磁材料的结构参数值,使其内部磁场磁通密度不超过其磁化曲线线性区间。利用有限元仿真验证了该设计方法的合理性与正确性。给出了转速为20000r/min时转轴的轴向与径向位移及磁悬浮轴承控制电流的波形。实验结果表明,基于所提方法设计出的混合型轴向–径向磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性。 展开更多
关键词 混合型磁悬浮轴承 轴向-径向磁悬浮轴承 参数设计 函数关系 有限元仿真
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轴向磁悬浮轴承的力学特性分析 被引量:13
20
作者 汪希平 张直明 +1 位作者 于良 万金贵 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期29-34,共6页
介绍了五自由度电磁轴承系统中轴向磁悬浮轴承的各种可能受力情况 ,及其位移传感器的安装位置在分析上述情况时的作用 ;同时讨论了轴向磁悬浮轴承对径向轴承的影响 ,分析了一般情况下径向位移传感器的安装位置对轴向和径向轴承间静态和... 介绍了五自由度电磁轴承系统中轴向磁悬浮轴承的各种可能受力情况 ,及其位移传感器的安装位置在分析上述情况时的作用 ;同时讨论了轴向磁悬浮轴承对径向轴承的影响 ,分析了一般情况下径向位移传感器的安装位置对轴向和径向轴承间静态和动态力耦合以及系统稳定性的影响。分析结果表明位移传感器的安装位置对电磁轴承系统的稳定性分析有着重要的影响 。 展开更多
关键词 磁悬浮轴承 轴向轴承 耦合 静力学 动力学
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