新型交流主動(dòng)磁軸承及其非線性解耦控制研究.pdf

1、磁軸承是利用磁力使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮于空間的一種新型軸承,實(shí)現(xiàn)了定子與轉(zhuǎn)子之間無(wú)機(jī)械接觸支承。與傳統(tǒng)的機(jī)械軸承相比,磁軸承改變了傳統(tǒng)軸承的支承方式,具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損、不需潤(rùn)滑及密封、高速度、高精度及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械傳動(dòng)、航天航空、醫(yī)療機(jī)械等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。目前,在磁軸承領(lǐng)域主要以直流驅(qū)動(dòng)式的主動(dòng)磁軸承為研究對(duì)象,而相對(duì)于三相逆變器,直流開(kāi)關(guān)功率放大器具有體積大、功耗大和成本高等不足,本文在江蘇省自然科學(xué)基金(BK2009204

2、)和江蘇大學(xué)高級(jí)人才啟動(dòng)基金的資助下,設(shè)計(jì)了一種采用三相逆變器供電的新型三極交流主動(dòng)磁軸承,并以其為徑向磁軸承設(shè)計(jì)了五自由度交流主動(dòng)磁軸承,本文對(duì)五自由度交流主動(dòng)磁軸承及其控制方法作了深入的研究。主要研究工作如下：
　　 ⑴闡述了直接反饋線性化基本理論；設(shè)計(jì)了一種新型三極交流主動(dòng)磁軸承,并采用等效磁路法導(dǎo)出了懸浮力數(shù)學(xué)模型；應(yīng)用直接反饋線性化理論對(duì)三極交流主動(dòng)磁軸承進(jìn)行解耦,用極點(diǎn)配置的方法為解耦后的線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制器,并進(jìn)行了

3、MATLAB／Simulink仿真驗(yàn)證。仿真試驗(yàn)表明這種控制策略實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的線性化解耦,具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能。
　　 ⑵介紹了五自由度交流主動(dòng)磁軸承的結(jié)構(gòu),闡述了其工作原理,并建立了狀態(tài)方程。針對(duì)五自由度交流主動(dòng)磁軸承系統(tǒng)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的特點(diǎn),采用直接反饋線性化方法將五自由度交流主動(dòng)磁軸承系統(tǒng)線性化解耦成五個(gè)獨(dú)立的線性子系統(tǒng),采用最優(yōu)控制和內(nèi)模控制兩種控制策略分別對(duì)線性化解耦后的子系統(tǒng)進(jìn)行綜合與仿真,并作了比較。仿真試驗(yàn)