磁懸浮軸承的模糊控制算法研究.pdf

1、磁懸浮軸承是一種新穎的支承部件,它是由轉(zhuǎn)子、軸承及位置控制器構(gòu)成的機(jī)電一體化系統(tǒng).它以無機(jī)械接觸、無磨損和無需潤滑等傳統(tǒng)軸承所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)而倍受矚目.磁懸浮軸承必須在控制系統(tǒng)的協(xié)助下才能正常工作,且控制器性能的好壞直接影響到磁懸浮軸承的動態(tài)性能和轉(zhuǎn)子的控制精度.該文在分析單自由度磁懸浮軸承的基礎(chǔ)上,建立了磁懸浮軸承的簡化數(shù)學(xué)模型,導(dǎo)出了控制系統(tǒng)模型.在分析PID控制器參數(shù)對控制系統(tǒng)性能影響的基礎(chǔ)上,提出了采用變參數(shù)PID控制器對磁懸浮

2、軸承進(jìn)行控制,給出了控制器參數(shù)的整定原則.在MATLAB的SIMULINK環(huán)境下構(gòu)建控制系統(tǒng)模型,用S-function編寫變參數(shù)PID控制器的參數(shù)變化規(guī)則模塊和磁懸浮軸承的非線性模型,并進(jìn)行了動態(tài)仿真.根據(jù)磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)模型,對磁懸浮軸承的數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),論述了磁懸浮軸承控制系統(tǒng)中各個組成部分在系統(tǒng)中的作用,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,分析比較了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).磁懸浮軸承的控制器設(shè)計(jì)通常是在平衡點(diǎn)附近進(jìn)行線性化,按照線性理論設(shè)計(jì)線性

3、控制器.但是由于磁懸浮軸承有本質(zhì)上的非線性,而傳統(tǒng)PID控制器通常不能有效克服被控對象模型參數(shù)的大范圍變化及其非線性因素的影響.該文首先設(shè)計(jì)了基本模糊控制器,并用MATLAB進(jìn)行了仿真研究,為了改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能,該文提出采用模糊-PID復(fù)合控制器,在大偏差范圍內(nèi)采用模糊控制,小偏差范圍內(nèi)采用傳統(tǒng)PID控制,并進(jìn)行了磁懸浮轉(zhuǎn)子起浮特性的仿真,仿真結(jié)果表明這種控制策略有利于使磁懸浮轉(zhuǎn)子在大范圍內(nèi)穩(wěn)定.對于模糊—PID復(fù)合控制器的設(shè)計(jì),切換